Towards the integrative theory of Alzheimer’s disease: linking molecular mechanisms of neurotoxicity, beta-amyloid biomarkers, and the diagnosis
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT A major gap in amyloid-centric theories of Alzheimer’s disease (AD) is that even though amyloid fibrils per se are not toxic in vitro , the diagnosis of AD clearly correlates with the density of beta-amyloid (Aβ) deposits. Based on our proposed amyloid degradation toxicity hypothesis, we developed a mathematical model explaining this discrepancy. It suggests that cytotoxicity depends on the cellular uptake of soluble Aβ rather than on the presence of amyloid aggregates. The dynamics of soluble Aβ in the cerebrospinal fluid (CSF) and the density of Aβ deposits is described using a system of differential equations. In the model, cytotoxic damage is proportional to the cellular uptake of Aβ, while the probability of an AD diagnosis is defined by the Aβ cytotoxicity accumulated over the duration of the disease. After uptake, Aβ is concentrated intralysosomally, promoting the formation of fibrillation seeds inside cells. These seeds cannot be digested and are either accumulated intracellularly or exocytosed. Aβ starts aggregating on the extracellular seeds and, therefore, its concentration decreases in the interstitial fluid. The dependence of both Aβ toxicity and aggregation on the same process – cellular uptake of Aβ – explains the correlation between AD diagnosis and the density of amyloid aggregates in the brain. We tested the model using clinical data obtained from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI), which included records of beta-amyloid concentration in the cerebrospinal fluid (CSF-Aβ42) and the density of beta-amyloid deposits measured using positron emission tomography (PET). The model predicts the probability of AD diagnosis as a function of CSF-Aβ42 and PET and fits the experimental data at the 95% confidence level. Our study shows that existing clinical data allows for the inference of kinetic parameters describing beta-amyloid turnover and disease progression. Each combination of CSF-Aβ42 and PET values can be used to calculate the individual’s cellular uptake rate, the effective disease duration, and the accumulated toxicity. We show that natural limitations on these parameters explain the characteristic distribution of the clinical dataset for these two biomarkers in the population. The resulting mathematical model interprets the positive correlation between the density of Aβ deposits and the probability of an AD diagnosis without assuming any cytotoxicity of the aggregated beta-amyloid. Finally, to the best of our knowledge, this model is the first to mechanistically explain the negative correlation between the concentration of Aβ42 in the CSF and the probability of an AD diagnosis.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».