ยังไม่ทราบสาเหตุของผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ส่วนใหญ่ ยกเว้นผู้ป่วย 1% ถึง 5% ที่สามารถระบุข้อแตกต่างทางพันธุกรรมได้[55][56] มีสมมติฐานหลายอย่างเพื่อพยายามอธิบายสาเหตุของโรค

พันธุศาสตร์

โรคอัลไซเมอร์ (และส่วนประกอบความจำจากโรค) ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ในช่วง 49% ถึง 79%[57] โดยอาศัยการทบทวนการศึกษาฝาแฝดและครอบครัว ผู้ป่วยประมาณ 0.1% มีรูปแบบทายกรรมลักษณะเด่นในวงศ์ตระกูล ซึ่งมีอายุเริ่มต้นก่อนอายุ 65 ปี[58] โรคอัลไซเมอร์แบบนี้เรียก โรคอัลไซเมอร์ในวงศ์ตระกูลเกิดเร็ว โรคอัลไซเมอร์เกิดเร็วส่วนใหญ่ระบุสาเหตุได้ว่าเกิดจากการกลายพันธุ์ยีนตัวหนึ่งในบรรดาสามตัว คือ ยีนเข้ารหัสโปรตีนสารตั้งต้นแอมีลอยด์ (APP) และพรีเซนิลิน 1 และ 2[59] การกลายพันธุ์ของยีน APP และพรีเซนิลินเพิ่มการผลิตโปรตีนขนาดเล็ก ชื่อ เอบีตา42 (Aβ42) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในซีไนล์พลาก (senile plaque)[60] การกลายพันธุ์บางอย่างเพียงแต่เปลี่ยนแปลงอัตราส่วนระหว่าง Aβ42 และโปรตีนแบบสำคัญอย่างอื่น โดยเฉพาะเอบีตา40 (Aβ40) เท่านั้นโดยไม่เพิ่มระดับ Aβ42[61] อีกสองยีนที่สัมพันธ์กับโรคอัลไซเมอร์ทายกรรมลักษณะเด่น ได้แก่ ABCA7 และ SORL1[62]

ผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ส่วนใหญ่ไม่ได้แสดงทายกรรมลักษณะเด่น และเรียกว่า อัลไซเมอร์เกิดห่าง ๆ (sporadic AD) ซึ่งความแตกต่างทางสิ่งแวดล้อมและพันธุกรรมอาจเป็นปัจจัยเสี่ยง ปัจจัยเสี่ยงทางพันธุกรรมที่ทราบดีที่สุด คือ ทายกรรมแอลลีลเอปไซลอน4 ของอะโปไลโปโปรตีนอี (APOE)[63][64] ผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ระหว่าง 40 ถึง 80% มีแอลลีล APOEε4 อย่างน้อยหนึ่งแอลลีล[64] แอลลีล APOEε เพิ่มความเสี่ยงของโรคสามเท่าในเฮเทอโรไซโกต และ 15 เท่าในโฮโมไซโกต[58] ผลของสิ่งแวดล้อมและตัวดัดแปรพันธุกรรมทำให้เกิดเพเนแทรนซ์ไม่สมบูรณ์ซึ่งเหมือนกับโรคในมนุษย์หลายชนิด ตัวอย่างเช่น ประชากรไนจีเรียมไแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ APOEε4 กับอุบัติการณ์หรืออายุเริ่มเป็นโรคอัลไซเมอร์ดังที่เห็นได้ในกลุ่มประชากรอื่น[65][66] ความพยายามแรก ๆ ในการคัดกรองยีนที่อาจเป็นสาเหตุ 400 ยีนเพื่อหาความสัมพันธ์กับ AD เกิดห่าง ๆ และเกิดช้า (LOAD) ได้ผลลัพธ์เล็กน้อย[58][59] การศึกษาความสัมพันธ์ทั้งจีโนมล่าสุดพบว่ามียีน 19 บริเวณที่ดูมีผลต่อความเสี่ยง[67] ยีนเหล่านี้ได้แก่ CASS4, CELF1, FERMT2, HLA-DRB5, INPP5D, MEF2C, NME8, PTK2B, SORL1, ZCWPW1, SlC24A4, CLU, PICALM, CR1, BIN1, MS4A, ABCA7, EPHA1, และ CD2AP[67]

แอลลีลในยีน TREM2 สัมพันธ์กับความเสี่ยงเกิดโรคอัลไซเมอร์ 3 ถึง 5 เท่า[68][69] กลไกการออกฤทธิ์ที่มีการเสนอคือการผันแปรบางอย่างของ TREM2 ในเซลล์เม็ดเลือดขาวในสมองไม่สามารถควบคุมปริมาณของบีตาแอมีลอยด์ได้ SNP จำนวนมากมีความสัมพันธ์กับการศึกษาในปี 2561 ที่เติม SNP 30 ชนิดเพื่อแยก AD ออกเป็น 6 หมวด ได้แก่ ความจำ ภาษา ภาพและปริภูมิ และหน้าที่บริหาร[70]

สมมติฐานโคลิเนอร์จิก

สมมติฐานเก่าที่สุดซึ่งการรักษาด้วยยาปัจจุบันพบมากที่สุดยึดเป็นพื้นฐาน ได้แก่ สมมติฐานโคลิเนอร์จิก (cholinergic hypothesis) ซึ่งเสนอว่าโรคอัลไซเมอร์เกิดจากการสังเคราะห์สารสื่อประสาทชนิดแอซิทิลโคลีน (acetylcholine) ลดลง สมมติฐานดังกล่าวปัจจุบันไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางแล้ว เนื่องจากการให้ยาเพื่อรักษาการขาดแอซิทิลโคลีนโดยตรงไม่มีประสิทธิภาพในการรักษาโรคอัลไซเมอร์มากนัก[71]

สมมติฐานแอมีลอยด์

ในปี 2534 มีการตั้งสมมติฐานแอมีลอยด์ (amyloid hypothesis) ซึ่งมีมูลบทว่าการสะสมของแอมีลอยด์บีตา (amyloid beta; Aβ) เป็นสาเหตุหลักของโรคอัลไซเมอร์[72][73] ข้อสนับสนุนมูลบทนี้มาากตำแหน่งของยีนสำหรับโปรตีนสารตั้งต้นแอมีลอยด์ (APP) บนโครโมโซมคู่ที่ 21 ร่วมกับข้อเท็จจริงว่าบุคคลที่มีแฝดสามของโครโมโซม 21 (กลุ่มอาการดาวน์) ซึ่งมีสำเนายีนเกินมาแทบทุกคนอย่างน้อยมีอาการแรกเริ่มของ AD เมื่ออายุย่าง 40 ปี[74][75] นอกจากนี้ ไอโซฟอร์มจำเพาะหนึ่งของแอโพไลโปโปรตีน APOE4 เป็นปัจจัยเสี่ยงทางพันธุกรรมสำคัญหนึ่งของ AD แม้แอโพไลโปโปรตีนช่วยเสริมการสลายแอมีลอยด์บีตา แต่บางไอโซฟอร์มไม่ค่อยมีประสิทธิภาพในการทำหน้าที่ดังก่าว (เช่น APOE4) นำไปสู่การสะสมแอมีลอยด์ส่วนเกินในสมอง[76] หลักฐานเพิ่มเติมมาจากข้อค้นพบว่าหนูดัดแปลงพันธุกรรมแสดงรูปกลายพันธุ์ของยีน APP ของมนุษย์ก่อให้เกิดพลากแอมีลอยด์แบบสั่นและพยาธิสภาพสมองแบบคล้ายอัลไซเมอร์โดยมีความบกพร่องของการเรียนรู้เชิงปริภูมิ[77]

พบว่าวัคซีนขั้นทดลองชนิดหนึ่งสามารถชำระพลากแอมีลอยด์ในการทดลองในมนุษย์ขั้นต้น แต่ไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญใด ๆ ต่อภาวะสมองเสื่อม นักวิจัยจึงสงสัยว่าโอลิโกเมอร์ Aβ ที่มิใช่พลากเป็น Aβ รูปก่อโรคมากที่สุด โอลิโกเมอร์พิษเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่า ไลแกนด์ฤทธิ์สั้นที่ได้จากแอมีลอยด์ (amyloid-derived diffusible ligands) จับกับตัวรับบนผิวเซลล์ประสาทและเปลี่ยนโครงสร้างของจุดประสานประสาท จึงรบกวนการสื่อสารของเซลล์ประสาท ตัวรับโอลิโกเมอร์ Aβ ตัวหนึ่งอาจเป็นโปรตีนพรีออน ซึ่งเป็นเดียวกับโปรตีนที่มีความเชื่อมโยงกับโรควัวบ้าและโรคในมนุษย์ที่เกี่ยวข้อง โรคครอยตส์เฟลดต์-จาค็อบ ฉะนั้นจึงอาจเป็นการเชื่อมโยงกลไกพื้นเดิมของโรคการเสื่อมของระบบประสาทเหล่านี้กับโรคอัลไซเมอร์[78]

ในปี 2552 มีการปรับทฤษฎี โดยเสนอว่าโปรตีนที่สัมพันธ์ใกล้ชิดกับโปรตีนบีตา-แอมีลอยด์ ซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นบีตา-แอมีลอยด์เอง อาจเป็นสาเหตุสำคัญของโรคอัลไซเมอร์ ทฤษฎีนี้เชื่อว่ากลไกที่สัมพันธ์กับแอมีลอยด์ซึ่งตัดการประสานของเซลล์ประสาทในสมองในระยะเติบโตเร็วในปฐมวัยอาจเกิดจากกระบวนการที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนตามวัยในชีวิตภายหลัง ทำให้เกิดความเสื่อมของเซลล์ประสาทในโรคอัลไซเมอร์[79] N-APP ซึ่งเป็นชิ้นส่วนหนึ่งจากปลายเอ็น (N-terminus) ของ APP อยู่ติดกับแอมีลอยด์บีตา และหนึ่งในเอ็นไซม์ชนิดเดียวกันนี้ตัดออกจาก APP; N-APP กระตุ้นวิถีการทำลายตัวเองโดยการจับกับตัวรับของเซลล์ประสาทเรียก ตัวรับมรณะ 6 (DR 6 หรือ TNFRSF21);[79] DR6 มีการแสดงออกสูงในบริเวณสมองของมนุษย์ที่ได้รับผลจากโรคอัลไซเมอร์มากที่สุด ฉะนั้นเป็นไปได้ที่วิถี N-APP/DR6 อาจถูกควบคุมในสมองวัยชราทำให้เกิดความเสียหาย ในแบบจำลองนี้ แอมีลอยด์บีตามีบทบาทส่งเสริมโดยการกดการทำหน้าที่ของจุดประสานประสาท

ต้นปี 2560 การทดลองเวอรูเบเซสแตด (verubecestat) ซึ่งยับยั้งโปรตีนบีตา-ซีครีเตส (beta-secretase) อันเป็นสาเหตุของการสร้างโปรตีนแอมีลอยด์บีตา ถูกระงับเนื่องจากคณะกรรมการอิสระพบว่า "แทบไม่มีโอกาสใด ๆ ในการค้นพบฤทธิ์ทางคลินิกเชิงบวก"[80] ในปี 2561 และ 2562 การทดลองอื่น รวมทั้งอะดูแคนูแมบซึ่ลดความเข้มข้นของแอมีลอยด์บีตาล้มเหลว ทำให้บางคนตั้งคำถามว่าสมมติฐานแอมีลอยด์ยังสมเหตุสมผลอยู่หรือไม่[81][82]

สมมติฐานเทา

สมมติฐานเทาเสนอว่าความผิดปกติของโปรตีนเป็นการเริ่มลำดับของโรค[73] ในแบบจำลองนี้ เทาที่มีการเติมหมู่ฟอสเฟตมากเกิน (hyperphosphorylated tau) เริ่มจับคู่กับเทาสายอื่น จนสุดท้ายก่อเป็นนิวโรไฟบริลลารีแทงเกิล (neurofibrillary tangle) ภายในตัวเซลล์ประสาท[83] ไมโครทิวบูลจะสลายตัว เกิดการทำลายโครงสร้างไซโทสเกเลตอนของเซลล์แล้วทำให้ระบบขนส่งของเซลล์ประสาทไม่ทำงานด้วย[84] การไม่ทำงานของระบบขนส่งนี้อาจทำให้การสื่อสารทางชีวเคมีระหว่างเซลล์ประสททำหน้าที่ผิดปกติก่อน แล้วทำให้เซลล์ตายตามมา[85]

สมมติฐานอื่น

มีการเสนอสมมติฐานระบบประสาทและหลอดเลือดซึ่งระบุว่าอาจเกี่ยวข้องกับการทำหน้าที่อย่างเลวของตัวกั้นระหว่างเลือดกับสมอง[86] นอกจากนี้ การติดเชื้อแบคทีเรียรูปเกลียว (spirochete) ยังมีความเชื่อมโยงกับภาวะสมองเสื่อม[87][88]

ภาวะธำรงดุลของโลหะชีวภาพอย่างไอออนทองแดง เหล็กและสังกะสีใน AD เสียไป แม้ยังไม่ชัดเจนว่าภาวะดังกล่าวเป็นเหตุหรือผลของการเปลี่ยนแปลงโปรตีน ไอออนเหล่านี้ทั้งมีผลกระทบต่อและได้รับผลกระทบจากเทา APP และ APOE[89] และการเสียการกำกับโปรตีนเหล่านี้อาจก่อให้เกิดความเครียดออกซิเจนซึ่งอาจส่งเสริมให้เกิดพยาธิสภาพ[90][91][92][93][94] คุณภาพของการศึกษาเหล่านี้บางครั้งตกเป็นที่วิจารณ์[95][96] และความเชื่อมโยงนี้ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่[97] นักวิจัยส่วนใหญ่ไม่สนับสนุนความสัมพันธ์เชิงเหตุผลกับอะลูมิเนียม[96]

การสูบบุหรี่เป็นปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญของ AD[98] มาร์กเกอร์ทั่วกายสำหรับระบบภูมิคุ้มกันสืบทอดเป็นปัจจัยเสี่ยงของ AD ที่เกิดช้า[99] มีหลักฐานเบื้อต้นว่าการสัมผัสกับมลภาวะทางอากาศอาจเป็นปัจจัยส่งเสริมต่อการเกิดโรคอัลไซเมอร์[100]

สมมติฐานหนึ่งว่าการเสียหน้าที่ของโอลิโกเดนโดรไซต์และไมอีลีนที่สัมพันธ์กับพวกมันระหว่างการเปลี่ยนตามวัยเอื้อต่อความเสียหายต่อแกนประสาทนำเข้า ซึ่งจะทำให้เกิการผลิตแอมีลอยด์และการเติมหมู่ฟอสเฟตมากเกินของเทาเป็นผลข้างเคียง[101][102]

รีโทรเจนะซิส (retrogenesis) เป็นสมมติฐานเกี่ยวกับการพัฒนาและการลุกลามของโรคอัลไซเมอร์ที่แบร์รี ไรซ์เบิร์ก (Barry Reisberg) เป็นผู้เสนอในคริสต์ทศวรรษ 1980[103] สมมติฐานคือขณะที่ทารกในครรภ์ผ่านกระบวนการเจริญของประสาทนิวรูเลชัน (neurulation) แล้วสิ้นสุดด้วยไมอีลินเนชัน (myelination) สมองของผู้ป่วย AD ผ่านกระบวนการเสื่อมของประสาทแบบย้อนกลับเริ่มต้นจากการสลายไมอีลีนและการตายของแกนประสาทนำเข้า (เนื้อขาว) จนสิ้นสุดด้วยการตายของเนื้อเทา[104] สมมติฐานยังว่า ทารกผ่านขั้นพัฒนาการของการรู้ ผู้ป่วย AD ผ่านกระบวนการย้อนกลับการเสื่อมของการรู้แบบก้าวหน้า[103] ไรซ์เบิร์กพัฒนาเครื่องมือการประเมินการดูแลที่เรียก "FAST" (เครื่องมือการจัดระยะการประเมินเชิงหน้าที่) ซึ่งเขาว่าทำให้ผู้ดูแลผู้ปว่ย AD สามารถบอกระยะการลุกลามของโรคและให้คำแนะนำเกี่ยวกับการดูแลชนิดที่จำเป็นในแต่ละระยะได้[103][105]