Durante la respiración aeróbica, en ocasiones, la mitocondria crea subproductos peligrosos conocidos como radicales libres –moléculas de oxígeno altamente reactivas que no fueron completamente reducidas a agua–, los cuales son capaces de reaccionar con lípidos, proteínas o ácidos nucleicos como el ADN, causando un daño celular que se acumula a lo largo del tiempo y es considerado una fuente de envejecimiento. Algunas de las consecuencias de la producción de radicales libres en las mitocondrias son:

» Daño en el ámbito de los lípidos. Las membranas de las células y las lipoproteínas del plasma sanguíneo están formadas de lípidos y son muy proclives a oxidarse por la presencia de radicales libres; en consecuencia, la membrana plasmática, que envuelve las células y las constituye como una entidad separada, pierde sus propiedades de permeabilidad. Es así como las lipoproteínas oxidadas contribuyen al desarrollo de enfermedades cardiovasculares que se incrementan en la población adulta.

» Daño en el ADN. Los radicales libres dañan tanto el ADN nuclear como el mitocondrial; de hecho, este último muta diez veces más rápido que el nuclear, ya que no posee los mecanismos de reparación de daño con los que sí cuenta el ADN nuclear. Sin embargo, cada mitocondria cuenta con al menos diez copias de mtADN, y es éste su principal mecanismo protector contra daños: si una copia se daña, otras se pueden seguir usando eficientemente, sin alterar la función.

No obstante, la sobreproducción de radicales libres mitocondriales puede acelerar la velocidad con la cual se acortan los telómeros, y con ello contribuir al envejecimiento celular. El daño a genes nucleares –que poseen la información para sintetizar proteínas y enzimas que realizan un sin número de funciones específicas en el organismo- puede llevar a toda clase de problemas, incluyendo al cáncer.

» Daño a la central energética. En el envejecimiento, la propia mitocondria sufre alteraciones tanto en la estructura –al hacerse irregular, delgada y larga– como en la función que lleva al deterioro del proceso de respiración aeróbica; en consecuencia, la producción de ATP disminuye y la generación de radicales libres aumenta; este deterioro de la función mitocondrial podría estar relacionado con una acumulación de mutaciones en el mtADN, lo que, a su vez, conduciría a la síntesis de proteínas mitocondriales defectuosas o, incluso, a suspender la producción de éstas.

Un adulto de 65 años tendrá cerca de la mitad de sus moléculas de mtADN dañadas, con una pérdida similar en la capacidad respiratoria mitocondrial; debido a ello, comúnmente se observa en las células viejas un incremento en la cantidad de las mitocondrias, así como en su tamaño, mecanismo que intenta compensar el declive funcional de la mitocondria en la vejez.

Las células nerviosas son particularmente sensibles a este declive, porque tienen una gran demanda energética; por ello pacientes que sufren enfermedades asociadas a la vejez, como Alzheimer o Parkinson, tienen una mayor cantidad de mutaciones mitocondriales que sus congéneres
sanos de la misma edad.***