«Κοινωνικά» Μιτοχόνδρια, Ψίθυροι Ανάμεσα στα Κύτταρα, Επηρεάζουν την Υγεία
Κατά τη διδακτορική του έρευνα σχετικά με τους δεσμούς μεταξύ της γήρανσης και των μιτοχονδρίων, ο Μάρτιν Πικάρ έβλεπε συχνά μικρογραφίες αυτών των οργανιδίων που παράγουν ενέργεια. Ωστόσο, μόλις αργά στην μεταπτυχιακή του εργασία, παρακολούθησε για πρώτη φορά επιταχυνόμενο βίντεο με μιτοχόνδρια να κινούνται μέσα σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα και το θέαμα ήρθε ως αποκάλυψη.
Επισημασμένα με φθορίζουσα χρωστική, τα μιτοχόνδρια ήταν σκουπίδια νέον που σέρνονταν στο σούπητο εσωτερικό των κυττάρων — τεντώνονταν και συστέλλονταν, συντήκονταν και χωρίζονταν ξανά, κολλούσαν το ένα στο άλλο και χωρίζονταν. Η φαινομενική προθυμία τους για δικτύωση θύμισε στον Picard τις κοινωνικές ανταλλαγές μεταξύ πολύπλοκων πλασμάτων όπως τα ψάρια και τα μυρμήγκια. «Απλώς φαίνονται λίγο πιο πρωτόγονοι», είπε.
Τώρα, μετά από χρόνια δουλειάς στο δικό του εργαστήριο και σε άλλα που έχουν υπογραμμίσει τη σημασία αυτών των δυναμικών μιτοχονδριακών αλληλεπιδράσεων, πιέζει αυτή τη σύγκριση πιο κυριολεκτικά. Πρόσφατα, στο Neuroscience &Biobehavioral Reviews , ο Picard, μιτοχονδριακός ψυχοβιολόγος στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, και η νευροεπιστήμονας Carmen Sandi του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Λωζάνης υποστήριξαν ότι τα μιτοχόνδρια πρέπει να γίνουν κατανοητά ως τα πρώτα γνωστά κοινωνικά οργανίδια.
Ως αποδεικτικά στοιχεία, αναφέρουν μια μακρά σειρά ανακαλύψεων που δείχνουν ότι τα μιτοχόνδρια είναι εκπληκτικά αλληλεξαρτώμενα και ότι οι λειτουργίες τους ξεπερνούν πολύ τον γνωστό ρόλο τους ως κυτταρικές δυνάμεις:τα μιτοχόνδρια παράγουν επίσης ορισμένους τύπους ορμονών, βοηθούν στην προώθηση των ανοσολογικών αποκρίσεων και διαμορφώνουν την αναπτυξιακή μοίρα των κυττάρων. . Για αυτούς τους διαφορετικούς σκοπούς, όπως τα μυρμήγκια σε μια αποικία, τα μιτοχόνδρια χωρίζουν εργασίες, σχηματίζουν ομάδες, συγχρονίζουν δραστηριότητες και ανταποκρίνονται τόσο στο περιβάλλον τους όσο και μεταξύ τους. Ένας «κοινωνικός φακός», έγραψαν οι Picard και Sandi, μπορεί να είναι απαραίτητος όχι μόνο για την εξήγηση της συμπεριφοράς των μεμονωμένων μιτοχονδρίων, αλλά και για την αποκάλυψη των μιτοχονδριακών συλλογών που επηρεάζουν την ανθρώπινη υγεία.
Παρά ορισμένες επιφυλάξεις σχετικά με την ετικέτα «κοινωνικό», άλλοι επιστήμονες γενικά συμφωνούν ότι η κατανόηση των πολυσύχναστων δικτύων σηματοδότησης που δημιουργούν τα μιτοχόνδρια μέσα και μεταξύ των κυττάρων θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη μυστικών για την υγεία και τις ασθένειες. «Αν καταλάβουμε πώς δρουν τα μιτοχόνδρια μαζί και μάθουμε πώς να το χειριζόμαστε», είπε ο James Eberwine, ένας μοριακός νευροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, "θα αποκτήσουμε πολύ περισσότερες γνώσεις για τη βιολογία."
Οι βαθιές ρίζες της κοινωνικότητας
Για να κατανοήσουμε πώς οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια θα μπορούσαν να είναι κοινωνικά, βοηθά να θυμόμαστε ότι η κοινωνικότητα είναι ένα φαινόμενο με βαθιές εξελικτικές ρίζες. Τα βακτήρια είναι από τους απλούστερους οργανισμούς, ωστόσο παρουσιάζουν αξιοσημείωτες συμπεριφορές της κοινότητας. μπορούν να ενεργούν ανεξάρτητα ή από κοινού, επικοινωνώντας και συνεργαζόμενοι για να σχηματίσουν περίπλοκες δομές.
Κατά τη διάρκεια της ακμής της μονοκύτταρης ζωής πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια, οι πρόδρομοι των μιτοχονδρίων ήταν βακτήρια που βρήκαν μια θέση μέσα σε μεγαλύτερα κύτταρα, παρέχοντάς τους ενέργεια. Αυτή η συμβίωση ήταν τόσο ευεργετική που πιθανότατα τροφοδότησε την εξέλιξη των πολυκύτταρων οργανισμών. Ως λείψανο της βακτηριακής προέλευσής τους, τα μιτοχόνδρια εξακολουθούν να φέρουν το δικό τους μικρό γονιδίωμα, χωριστά από τα κυτταρικά γονίδια στον πυρήνα.
Αλλά παρόλο που όλα τα μιτοχόνδρια μας κληρονομούνται από το ωάριο της μητέρας μας, τα μεμονωμένα μιτοχόνδρια διαφέρουν σε γονιδιωματικό επίπεδο. Ορισμένα μιτοχόνδρια φιλοξενούν μια ντουζίνα αντίγραφα του γονιδιώματος, ενώ άλλα έχουν μόνο ένα ή ακόμα και κανένα. Τα ίδια τα γονιδιώματα συχνά φέρουν επίσης ανεπαίσθητες γενετικές παραλλαγές. Αν και ορισμένες μεταλλάξεις μπορεί να προκαλέσουν δυσλειτουργία και θανάτωση των μιτοχονδρίων, ο Eberwine εικάζει ότι γενικά η γενετική τους ποικιλομορφία είναι κάτι καλό που επιτρέπει διαφορετικές συμπεριφορές ή λειτουργίες.
Ακόμη και πέρα από το γενετικό επίπεδο, η διαφοροποίηση είναι το κλειδί για τον ρόλο των μιτοχονδρίων. Κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης, καθώς τα κύτταρα διαιρούνται και διαφοροποιούνται, τα μιτοχόνδριά τους ξεδιπλώνονται σε ένα αξιοσημείωτο φάσμα σχεδίων και λειτουργιών. Ενώ όλα τα μιτοχόνδρια έχουν την ικανότητα να παράγουν ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), προσλαμβάνουν άλλες ειδικότητες σε διαφορετικούς ιστούς. Στον φλοιό των επινεφριδίων, για παράδειγμα, παράγουν την ορμόνη κορτιζόλη. στο συκώτι βοηθούν στην αποτοξίνωση της αμμωνίας.
Ωστόσο, όσο τα μιτοχόνδρια μπορούν να μοιάζουν με μεμονωμένες οντότητες, αναμειγνύονται επίσης πολύ σε όλο τον κύκλο ζωής τους. Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι τα μιτοχόνδρια συγχωνεύονται - συγχωνεύοντας μεμβράνες σε μεμονωμένες, διακλαδιζόμενες δομές - και διασπώνται σε άτομα με σχάση. Αυτές οι δύο διαδικασίες βρίσκονται σε συνεχή ροή, ανάλογα με την κατάσταση και τις ανάγκες του κυττάρου, είπε η Jodi Nunnari από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Davis, το εργαστήριο του οποίου έχει πρωτοστατήσει στην έρευνα σχετικά με αυτές τις δυναμικές.
Αυτά τα μιτοχονδριακά ραντεβού εξυπηρετούν πολλαπλούς σκοπούς, τουλάχιστον ένας από τους οποίους φαίνεται να είναι συνεργάσιμος. Μεμονωμένα μιτοχόνδρια που δεν έχουν γονιδίωμα ή έχουν δυσλειτουργικό μπορούν να «σωθούν» με τη σύντηξη με υγιείς γείτονες. Οι συνδεδεμένες δομές δημιουργούν έναν αγωγό για την κοινή χρήση χημικών σημάτων και πρωτεϊνών και η σύντηξη μπορεί να βοηθήσει στην πιο ίση κατανομή των πρωτεϊνών μεταξύ των μιτοχονδρίων, είπε ο Nunnari. Αλλά το fusion δεν ανακατεύει τα πάντα. "Είναι επίσης σημαντικό - να διατηρήσετε λίγη ατομικότητα ακόμα και όταν βρίσκεστε σε ένα δίκτυο", είπε.
Ηλεκτρομαγνητικά σήματα;
Γίνεται όλο και πιο ξεκάθαρο ότι τα μιτοχόνδρια έχουν τρόπους αλληλεπίδρασης εκτός από τη σύντηξη. Μπορούν επίσης να μεταφέρουν ουσίες μεταξύ τους μέσω λιγότερο αφοσιωμένων γεγονότων "φιλί και τρέξιμο" κατά τις οποίες ενώνονται για λίγο με μεμβράνες ή μέσω μακριών προεξοχών που ονομάζονται νανοτούνελ, οι οποίες βρίσκονται σε ορισμένα κύτταρα όπου τα μιτοχόνδρια είναι λιγότερο κινητικά.
Ως μεταδιδάκτορας στο εργαστήριο του Ντάγκλας Γουάλας στο Νοσοκομείο Παίδων της Φιλαδέλφειας το 2015, ο Πικάρντ και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν έναν άλλο περίεργο τρόπο επικοινωνίας. Στα κύτταρα των θηλαστικών, στις θέσεις όπου αγγίζουν τα μιτοχόνδρια, μπορούν να σχηματίσουν συνδέσεις κατά μήκος των οποίων ευθυγραμμίζουν τα κρυστάλλιά τους, τις σκοτεινές πτυχές της εσωτερικής μεμβράνης που μοιάζουν με σημάδια σχάρας σε μικρογραφίες. Για να συμβεί αυτό το είδος ευθυγράμμισης, τα μιτοχόνδρια πρέπει να μεταφέρουν σήματα το ένα στο άλλο σχετικά με τη θέση των κριστών τους και να τα ευθυγραμμίζουν εκ νέου ανάλογα.
Ο Picard είπε ότι η καλύτερη εικασία του «είναι ότι υπάρχει κάποιο είδος ηλεκτρομαγνητικού σήματος που μεταφέρεται». Σε αυτές τις πτυχές της εσωτερικής μεμβράνης, μόρια που προέρχονται από τρόφιμα χρησιμοποιούνται για την άντληση φορτισμένων ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης, δημιουργώντας ένα δυναμικό μεμβράνης περίπου 180 millivolt. Η προκύπτουσα δύναμη ιόντων που σπεύδουν πίσω στη μεμβράνη για να εξισορροπήσουν τη διαφορά χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ATP. Παράγει επίσης ένα ηλεκτρικό ρεύμα και ένα συνοδευτικό μαγνητικό πεδίο. Εάν ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα μεταδίδεται πράγματι μεταξύ των μιτοχονδρίων, αυτό το σήμα θα διαδίδεται ταχύτερα από τη χημική σηματοδότηση που εμφανίζεται μεταξύ των οργανιδίων. Το εάν αυτή η πρόσθετη ταχύτητα έχει λειτουργική σημασία δεν είναι ακόμη γνωστό.
Οι ερευνητές πιθανώς δεν έχουν εξαντλήσει το φάσμα των αλληλεπιδράσεων που πρέπει να ανακαλυφθούν. «Είμαστε μόνο στην αρχή της προσπάθειας να καταλάβουμε πώς επικοινωνούν τα μιτοχόνδρια μεταξύ τους», δήλωσε ο Brian O'Rourke, καρδιοφυσιολόγος στο Johns Hopkins Medicine.
Ένα άλλο μυστήριο περιβάλλει τι ακριβώς κάνει όλη αυτή η επικοινωνία. Η Natalie Porat-Shliom, κυτταρική βιολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου, προτείνει ότι μια ευρεία απάντηση είναι ότι αυτές οι κοινωνικές συμπεριφορές βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα ολόκληρου του οργανισμού. "Το νόημα είναι ότι αυτές οι αποκρίσεις είναι όλες συντονισμένες προς τη βελτιστοποίηση του μεταβολισμού, τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας", είπε.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του συγχρονισμού
Σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, η μιτοχονδριακή φλυαρία μπορεί να συγχρονίσει την παραγωγή ενέργειας μεταξύ των κυττάρων που συνεργάζονται. Πριν από μερικά χρόνια, η Porat-Shliom και οι συνάδελφοί της μελετούσαν τα κυψελοειδή κύτταρα των σιελογόνων αδένων, τα οποία δρουν από κοινού για να εκκρίνουν σάλιο. Κοιτάζοντας τα κύτταρα των σιελογόνων αδένων των αναισθητοποιημένων αρουραίων, η ομάδα παρατήρησε ότι ο συγχρονισμός των κυψελοειδών κυττάρων επεκτάθηκε στα μιτοχόνδριά τους:Σε πολλές περιπτώσεις, τα δυναμικά της μεμβράνης των μιτοχονδρίων ανέβαιναν και έπεφταν μαζί περίπου κάθε 12 δευτερόλεπτα, ακόμη και όταν τα κύτταρα δεν ήταν. t εκκρίνει.
Ο Porat-Shliom πιστεύει ότι τα μιτοχόνδρια αναμεταδίδουν βραχύβια μόρια το ένα στο άλλο για να ζευγαρώσουν τις ταλαντώσεις μεταξύ των κυττάρων. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει στο συντονισμό των εκρήξεων ενέργειας για την έκκριση σάλιου όταν ζητηθεί — «να ανταποκριθούν όλα τα κύτταρα ταυτόχρονα, στο σωστό μέγεθος», είπε.
Άλλες ομάδες έχουν εντοπίσει παρόμοιες συγχρονισμένες ταλαντώσεις - μερικές φορές αποκαλούμενες αναλαμπές - σε άλλους τύπους κυττάρων. Αλλά το φαινόμενο δεν είναι καθολικό, πρόσθεσε ο Porat-Shliom:Ορισμένα κύτταρα, όπως αυτά στο ήπαρ, δεν συγχρονίζουν το μεταβολισμό τους με τον ίδιο τρόπο, ίσως επειδή εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες.
Πράγματι, ο συγχρονισμός μπορεί να μην είναι πάντα καλό πράγμα, σημείωσε ο O'Rourke. Για χρόνια, το εργαστήριό του μελετούσε συζευγμένες ταλαντώσεις μεταξύ των μιτοχονδρίων που τροφοδοτούν τις συσπάσεις των καρδιομυοκυττάρων (καρδιομυοκυττάρων). Όταν αυτός και οι συνάδελφοί του διέγειραν μικρές κηλίδες μιτοχονδρίων σε απομονωμένα καρδιομυοκύτταρα με λέιζερ, τα περισσότερα μιτοχόνδρια στα γιγάντια κύτταρα τελικά άρχισαν να ταλαντώνονται παράλληλα.
Ο O'Rourke βλέπει αυτή τη σύζευξη ως απάντηση στο στρες με δυνητικά επικίνδυνες συνέπειες. Τα αποτελέσματα της ομάδας του υποδηλώνουν ότι η συγχρονισμένη δραστηριότητα μπορεί μερικές φορές να καταστείλει τις συσπάσεις των κυττάρων, μειώνοντας τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων από το ένα καρδιακό κύτταρο στο άλλο και διαταράσσοντας τις συντονισμένες αποκρίσεις στην καρδιά. Όταν εξέτασαν τον ιστό της καρδιάς των ζώων, είδαν ότι οι συζευγμένες ταλαντώσεις θα μπορούσαν να συμβάλλουν στις καρδιακές αρρυθμίες που μπορεί να συμβούν όταν η καρδιά αναρρώνει από μια διακοπή της παροχής αίματος. Σε αντίθεση με τα κύτταρα των σιελογόνων αδένων, η παλμική παραγωγή ATP δεν έχει νόημα στην καρδιά, είπε ο O'Rourke, επειδή το όργανο έχει σταθερή ζήτηση ενέργειας, τόσο κατά τη διάρκεια όσο και μεταξύ των συσπάσεων.
Γενικά, υπάρχει μια αυξανόμενη εκτίμηση για την ποικιλομορφία των μιτοχονδρίων μέσα στα κύτταρα, αλλά και για την τάση τους προς τη συλλογική συμπεριφορά. Τα μιτοχόνδρια συχνά συγκεντρώνονται σε ομάδες ή σχηματίζουν διαφορετικούς πληθυσμούς που συμπεριφέρονται διαφορετικά και «μπορούν να κάνουν διαφορετικά πράγματα την ίδια στιγμή», σημείωσε ο Nuno Raimundo, κυτταρικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν στη Γερμανία.
Οι νευροεπιστήμονες, για παράδειγμα, έχουν συχνά παρατηρήσει ότι τα μιτοχόνδρια παίρνουν διακριτικές εμφανίσεις σε διαφορετικά μέρη του νευρωνικού τοπίου. Στο κέντρο ορισμένων τύπων νευρώνων, τα μιτοχόνδρια μπορεί να μοιάζουν με μπάλες ή σωλήνες ράγκμπι. Στους ατρακτοειδείς δενδρίτες που λαμβάνουν εισερχόμενα σήματα από άλλους νευρώνες, τα μιτοχόνδρια σχηματίζουν μακρά, διακλαδισμένα δίκτυα. στις θέσεις των εξερχόμενων σημάτων στους άξονες, τα μιτοχόνδρια μοιάζουν περισσότερο με μπάλες του τένις. Αυτά τα σχήματα, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα, επιτρέπουν στα οργανίδια να προσλαμβάνουν διαφορετικές ποσότητες ασβεστίου, σύμφωνα με τις ποικίλες ανάγκες για το ιόν σε όλο το κύτταρο.
Ακόμη και η αναλογία είναι ισχυρή
Για τους Picard και Sandi, οι επανειλημμένα τεκμηριωμένες περιπτώσεις της ποικιλομορφίας, της αλληλεπίδρασης και της φαινομενικής συνεργασίας των οργανιδίων δείχνουν την ύπαρξη μιτοχονδριακών κοινωνικών δικτύων στα έμβια όντα. Και αυτά τα δίκτυα μπορεί να επεκταθούν πέρα από τα όρια των κυττάρων:Η κορτιζόλη που παράγεται από μιτοχόνδρια στα επινεφρίδια μπορεί να επηρεάσει τα μιτοχόνδρια αλλού, δημιουργώντας ένα μέσο επικοινωνίας σε μεγάλες αποστάσεις, πρόσθεσε ο Sandi.
Για τον Picard, ο οποίος ως μιτοχονδριακός ψυχοβιολόγος μελετά πώς το ψυχολογικό στρες γίνεται αισθητό στο επίπεδο των μιτοχονδρίων - και ποιες μπορεί να είναι οι φυσιολογικές συνέπειες αυτού - η κοινωνικότητα των οργανιδίων είναι ένα συστατικό της ευρύτερης διασύνδεσης της ζωής. Στην ουσία, η κοινωνικότητα γεννά κοινωνικότητα γεννά κοινωνικότητα:Η κοινωνικότητα των μιτοχονδρίων διευκολύνει τη συνεργασία των κυττάρων, η οποία με τη σειρά της επιτρέπει τον σχηματισμό οργάνων που εξαρτώνται το ένα από το άλλο και τη δημιουργία πολύπλοκων οργανισμών. Η κοινωνική φύση των ζώων είναι μια επέκταση της κοινωνικότητας που παρατηρείται στα χαμηλότερα σκαλοπάτια της σκάλας, είπε ο Picard.
Αλλά ακόμη και ορισμένοι επιστήμονες που είναι ενθουσιασμένοι με τη σημασία της μελέτης των μιτοχονδριακών αλληλεπιδράσεων εξακολουθούν να διστάζουν να τις χαρακτηρίσουν ως κοινωνικές. "Υπάρχει μια δύναμη στο να κάνουμε την αναλογία", είπε ο Nunnari, "αλλά ... προσπαθώ να μην ανθρωπομορφοποιήσω τα μιτοχόνδρια."
Μέρος του προβλήματος είναι ότι περιγραφές όπως «κοινωνικός» ή «συνεταιριστικός» υποδηλώνουν έναν βαθμό δράσης που αισθάνεται ακατάλληλος για τα οργανίδια. «Δεν είναι ότι «θέλουν» να είναι μια ομάδα ή δεν το κάνουν», είπε ο Raimundo. "Απλώς ήταν προγραμματισμένοι να συμπεριφέρονται."
Ωστόσο, πρότεινε επίσης ότι η προβολή των μιτοχονδρίων ως συμμετέχοντες σε κάτι σαν τα κοινωνικά δίκτυα είναι μια χρήσιμη προοπτική. Οι επιστήμονες έχουν υιοθετήσει συνήθως αναγωγικές προσεγγίσεις στη μελέτη των μιτοχονδρίων - αναλύοντας τα μεμονωμένα γονίδια και πρωτεΐνες που στηρίζουν τη βιολογία τους. Αυτή η έρευνα είναι κρίσιμη για την κατανόηση των παξιμαδιών και των μπουλονιών των μιτοχονδριακών αλληλεπιδράσεων, είπε ο Raimundo, αλλά θα πρέπει να επαυξηθεί για να αντιμετωπιστούν οι ίδιες οι αλληλεπιδράσεις. Κάτι τέτοιο μπορεί μερικές φορές να απαιτεί την αντιμετώπιση των μιτοχονδρίων ως οντοτήτων που επεξεργάζονται πληροφορίες ανεξάρτητα ενώ ενεργούν σε αυτές από κοινού.
Στοιχεία για την υγεία και τις ασθένειες
Ο Raimundo είπε ότι αυτή η δικτυωμένη άποψη των μιτοχονδρίων μπορεί επίσης να είναι ευρέως σημαντική για τη μελέτη της σηματοδότησης μεταξύ διαφορετικών τύπων οργανιδίων. Είναι γνωστό εδώ και δεκαετίες ότι τα μιτοχόνδρια έχουν στενή σχέση με τον πυρήνα, όπου βρίσκονται τα περισσότερα γονίδια για τις μιτοχονδριακές πρωτεΐνες. Ωστόσο, γίνεται φανερό ότι τα μιτοχόνδρια έχουν επίσης πολλές αλληλεπιδράσεις με άλλα οργανίδια.
Μελέτες δικτύων μιτοχονδρίων παρέχουν ήδη πληροφορίες για ορισμένες ασθένειες. Για παράδειγμα, ορισμένοι επιστήμονες υποψιάζονται ότι ο ελαττωματικός μεταβολισμός της ενέργειας παίζει ρόλο στη νόσο του Πάρκινσον, αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει βρεθεί σαφής διαφορά μεταξύ των νευρωνικών μιτοχονδρίων ασθενών και υγιών ανθρώπων. Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Φενγκ Χι του Ινστιτούτου Υγείας του Λουξεμβούργου οδήγησε πρόσφατα σε έναν υπολογιστή να συλλάβει βίντεο μικροσκοπίας αξίας 700 gigabytes με νευρώνες του εντέρου από ασθενείς με νόσο του Πάρκινσον. Το σύστημα εντόπισε σχεδόν 20 χαρακτηριστικά που χαρακτήριζαν μαθηματικά τα μιτοχονδριακά δίκτυα στα κύτταρά τους όσον αφορά την πυκνότητα των οργανιδίων, την εγγύτητα μεταξύ τους και τις αλληλεπιδράσεις. Η μελέτη, η οποία εξέτασε μόνο έναν μικρό αριθμό ασθενών, διαπίστωσε ότι τα χαρακτηριστικά θα μπορούσαν συλλογικά να διαφοροποιήσουν τους ασθενείς από τους υγιείς ανθρώπους. Για τον He, φαίνεται ότι τα μιτοχονδριακά δίκτυα στη νόσο του Πάρκινσον μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματικά και ότι αυτή η αναποτελεσματικότητα θα μπορούσε να συμβάλει στη νόσο. Καταγράφοντας επίπεδα βιολογίας που τείνουν να χάνουν οι πιο αναγωγικές προσεγγίσεις, τέτοιες δικτυακές μελέτες θα μπορούσαν να «αναδιαμορφώσουν [την κατανόησή μας] διαφορετικών τύπων κυττάρων στο σώμα μας», είπε.
Τελικά, οι προσεγγίσεις δικτύου θα μπορούσαν να δώσουν ενδείξεις για νέες θεραπείες, είπε ο Picard. Αλλά έχει ήδη ιδέες για την αξία της βελτίωσης της μιτοχονδριακής επικοινωνίας. Σε μια μελέτη του 2013, αυτός και οι συνάδελφοί του έδωσαν σε ποντίκια έναν τροχό για τρεις ώρες και στη συνέχεια εξέτασαν προσεκτικά τα μιτοχόνδρια στους μύες της κάτω γάμπας τους. Εκεί που τα οργανίδια έδιναν το ένα πάνω στο άλλο, σχημάτισαν νέες συνδέσεις — το ίδιο είδος που ευθυγραμμίζει τους κρίστες τους. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι μέρος αυτού που κάνει την άσκηση υγιή είναι ότι προάγει την επικοινωνία μεταξύ των μιτοχονδρίων. "Τους κάνει πιο κοινωνικούς", είπε ο Picard.
