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Alzheimer (placas amiloides, ovillos tau)

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La enfermedad de Alzheimer se modela como una cascada de agregacion proteica que progresa desde la acumulacion de beta-amiloide extracelular hasta la hiperfosforilacion y agregacion de la proteina tau intracelular, con perdida sinaptica y muerte neuronal como consecuencias finales. La agregacion de beta-amiloide sigue una cinetica de nucleacion-elongacion (tipo Finke-Watzky), balanceada por su depuracion fisiologica; cuando la produccion supera la capacidad de aclaramiento, los agregados promueven la activacion de kinasas que hiperfosforilan tau, el cual a su vez se agrega formando ovillos neurofibrilares. Ambas cascadas convergen en una reduccion de la densidad sinaptica (extension de la variable S definida en E14) y, finalmente, en muerte neuronal proporcional a la carga de ovillos, lo que se traduce clinicamente en deterioro cognitivo progresivo.

>Modelo

ID:('ky', 1547)


Agregación beta-amiloide

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$\frac{d[A\beta]*{agg}}{dt}=k_n[A\beta]*{mono}([A\beta]*{mono}-[A\beta]*{agg})+k_e[A\beta]*{agg}([A\beta]*{mono}-[A\beta]_{agg})$

$[Aeta]_{agg}$
Beta-amiloide agregado normalizado
$1$
$[Aeta]_{mono}$
Beta-amiloide monomérico normalizado
$1$
$k_e$
Tasa de elongación
$1/s$
$k_n$
Tasa de nucleación
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13690)


Clearance beta-amiloide

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$\frac{d[A\beta]*{mono}}{dt}=Q*{prod}-k_{clear}[A\beta]*{mono}-k_n[A\beta]*{mono}([A\beta]*{mono}-[A\beta]*{agg})$

$[Aeta]_{agg}$
Beta-amiloide agregado normalizado
$1$
$[Aeta]_{mono}$
Beta-amiloide monomérico normalizado
$1$
$Q_{prod}$
Producción de beta-amiloide
$1/s$
$k_{clear}$
Tasa de depuración
$1/s$
$k_n$
Tasa de nucleación
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13691)


Hiperfosforilación tau

Storyboard



$\frac{d\tau_p}{dt}=k_{phos}\frac{[A\beta]*{agg}}{K*{A\beta}+[A\beta]*{agg}}(\tau*{total}-\tau_p)-k_{dephos}\tau_p$

$[Aeta]_{agg}$
Beta-amiloide agregado normalizado
$1$
$K_{Aeta}$
Sensibilidad a Abeta agregada
$1$
$ au_p$
Tau hiperfosforilada
$1$
$ au_{total}$
Tau total disponible
$1$
$k_{dephos}$
Tasa de defosforilación
$1/s$
$k_{phos}$
Tasa de fosforilación
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13692)


Ovillos neurofibrilares

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$\frac{d[NFT]}{dt}=k_{agg}^{tau}\tau_p^{n_\tau}$

$[NFT]$
Carga de ovillos neurofibrilares
$1$
$n_ au$
Exponente de agregación tau
$1$
$ au_p$
Tau hiperfosforilada
$1$
$k_{agg}^{tau}$
Tasa de agregación tau
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13693)


Pérdida sináptica

Storyboard



$\frac{dS}{dt}=-k_{syn,loss}[A\beta]_{agg}S$

$[Aeta]_{agg}$
Beta-amiloide agregado normalizado
$1$
$S$
Densidad sináptica remanente
$1$
$k_{syn,loss}$
Tasa de pérdida sináptica
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13694)


Muerte neuronal

Storyboard



$\frac{dN}{dt}=-k_{death}^{tau}[NFT]N$

$[NFT]$
Carga de ovillos neurofibrilares
$1$
$N$
Fracción neuronal viable
$1$
$k_{death}^{tau}$
Tasa de muerte neuronal por NFT
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13695)


Deterioro cognitivo

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$Cog(t)=\frac{Cog_{max}}{1+e^{-k_{cog}(S(t)N(t)-S_{50})}}$

$S$
Densidad sináptica remanente
$1$
$Cog_{max}$
Desempeño cognitivo máximo
$1$
$Cog$
Desempeño cognitivo normalizado
$1$
$N$
Fracción neuronal viable
$1$
$k_{cog}$
Pendiente cognitiva
$1$
$S_{50}$
Umbral funcional sináptico-neuronal
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13696)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$[Aeta]_{agg}$
Abeta_agg
Beta-amiloide agregado normalizado
1
$[Aeta]_{mono}$
Abeta_mono
Beta-amiloide monomérico normalizado
1
$[NFT]$
NFT
Carga de ovillos neurofibrilares
1
$S$
S
Densidad sináptica remanente
1
$Cog_{max}$
Cog_max
Desempeño cognitivo máximo
1
$Cog$
Cog
Desempeño cognitivo normalizado
1
$n_ au$
n_tau
Exponente de agregación tau
1
$N$
N
Fracción neuronal viable
1
$k_{cog}$
k_cog
Pendiente cognitiva
1
$K_{Aeta}$
K_Abeta
Sensibilidad a Abeta agregada
1
$ au_p$
tau_p
Tau hiperfosforilada
1
$ au_{total}$
tau_total
Tau total disponible
1
$S_{50}$
S50
Umbral funcional sináptico-neuronal
1
$Q_{prod}$
Q_prod
Producción de beta-amiloide
1/s
$k_{agg}^{tau}$
k_agg_tau
Tasa de agregación tau
1/s
$k_{dephos}$
k_dephos
Tasa de defosforilación
1/s
$k_{clear}$
k_clear
Tasa de depuración
1/s
$k_e$
k_e
Tasa de elongación
1/s
$k_{phos}$
k_phos
Tasa de fosforilación
1/s
$k_{death}^{tau}$
k_death_tau
Tasa de muerte neuronal por NFT
1/s
$k_n$
k_n
Tasa de nucleación
1/s
$k_{syn,loss}$
k_syn_loss
Tasa de pérdida sináptica
1/s
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 1547)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile