Objective:  To examine the spectrum of neuropathology in persons from the Rush Memory and Aging Project, a longitudinal community-based clinical-pathologic cohort study. Methods:  The study includes older persons who agreed to annual clinical evaluation and brain donation. We examined the neuropathologic diagnoses, including Alzheimer disease (AD) (NIA-Reagan Criteria), cerebral infarctions, and Parkinson disease/Lewy body disease (PD/LBD), in the first 141 autopsies. We calculated the frequency of each diagnosis alone and mixed diagnoses. We used logistic regression to compare one to multiple diagnoses on the odds of dementia. Results:  Twenty persons (14.2%) had no acute or chronic brain abnormalities. The most common chronic neuropathologic diagnoses were AD (n = 80), cerebral infarctions (n = 52), and PD/LBD (n = 24). In persons with dementia (n = 50), 38.0% (n = 19) had AD and infarcts, 30.0% (n = 15) had pure AD, and 12% each had vascular dementia (n = 6) and AD with PD/LBD (n = 6). In those without dementia (n = 91), 28.6% (n = 26) had no chronic diagnostic abnormalities, 24.2% (n = 22) had pure AD, and 17.6% (n = 16) had infarctions. In persons with dementia, over 50% had multiple diagnoses (AD, PD/LBD, or infarcts), whereas, in persons without dementia, over 80% had one or no diagnosis. After accounting for age, persons with multiple diagnoses were almost three times (OR = 2.8; 95% CI = 1.2, 6.7) more likely to exhibit dementia compared to those with one pathologic diagnosis. Conclusion:  The majority of community-dwelling older persons have brain pathology. Those with dementia most often have multiple brain pathologies, which greatly increases the odds of dementia.

While a potential causal factor in Alzheimer’s disease (AD), brain insulin resistance has not been demonstrated directly in that disorder. We provide such a demonstration here by showing that the hippocampal formation (HF) and, to a lesser degree, the cerebellar cortex in AD cases without diabetes exhibit markedly reduced responses to insulin signaling in the IR→IRS-1→PI3K signaling pathway with greatly reduced responses to IGF-1 in the IGF-1R→IRS-2→PI3K signaling pathway. Reduced insulin responses were maximal at the level of IRS-1 and were consistently associated with basal elevations in IRS-1 phosphorylated at serine 616 (IRS-1 pS616) and IRS-1 pS636/639. In the HF, these candidate biomarkers of brain insulin resistance increased commonly and progressively from normal cases to mild cognitively impaired cases to AD cases regardless of diabetes or APOE ε4 status. Levels of IRS-1 pS616 and IRS-1 pS636/639 and their activated kinases correlated positively with those of oligomeric Aβ plaques and were negatively associated with episodic and working memory, even after adjusting for Aβ plaques, neurofibrillary tangles, and APOE ε4. Brain insulin resistance thus appears to be an early and common feature of AD, a phenomenon accompanied by IGF-1 resistance and closely associated with IRS-1 dysfunction potentially triggered by Aβ oligomers and yet promoting cognitive decline independent of classic AD pathology.

To examine the relation of National Institute on Aging-Reagan (NIA-Reagan) neuropathologic criteria of Alzheimer disease (AD) to level of cognitive function in persons without dementia or mild cognitive impairment (MCI).More than 2,000 persons without dementia participating in the Religious Orders Study or the Memory and Aging Project agreed to annual detailed clinical evaluation and brain donation. The studies had 19 neuropsychological performance tests in common that assessed five cognitive domains, including episodic memory, semantic memory, working memory, perceptual speed, and visuospatial ability. A total of 134 persons without cognitive impairment died and underwent brain autopsy and postmortem assessment for AD pathology using NIA-Reagan neuropathologic criteria for AD, cerebral infarctions, and Lewy bodies. Linear regression was used to examine the relation of AD pathology to level of cognitive function proximate to death.Two (1.5%) persons met NIA-Reagan criteria for high likelihood AD, and 48 (35.8%) met criteria for intermediate likelihood; 29 (21.6%) had cerebral infarctions, and 18 (13.4%) had Lewy bodies. The mean Mini-Mental State Examination score proximate to death was 28.2 for those meeting high or intermediate likelihood AD by NIA-Reagan criteria and 28.4 for those not meeting criteria. In linear regression models adjusted for age, sex, and education, persons meeting criteria for intermediate or high likelihood AD scored about a quarter standard unit lower on tests of episodic memory (p = 0.01). There were no significant differences in any other cognitive domain.Alzheimer disease pathology can be found in the brains of older persons without dementia or mild cognitive impairment and is related to subtle changes in episodic memory.

Few prospective studies have assessed diabetes mellitus as a risk factor for incident Alzheimer disease (AD) and decline in cognitive function.To evaluate the association of diabetes mellitus with risk of AD and change in different cognitive systems.Longitudinal cohort study.For up to 9 years, 824 older (those >55 years) Catholic nuns, priests, and brothers underwent detailed annual clinical evaluations.Clinically diagnosed AD and change in global and specific measures of cognitive function.Diabetes mellitus was present in 127 (15.4%) of the participants. During a mean of 5.5 years of observation, 151 persons developed AD. In a proportional hazards model adjusted for age, sex, and educational level, those with diabetes mellitus had a 65% increase in the risk of developing AD compared with those without diabetes mellitus (hazard ratio, 1.65; 95% confidence interval, 1.10-2.47). In random effects models, diabetes mellitus was associated with lower levels of global cognition, episodic memory, semantic memory, working memory, and visuospatial ability at baseline. Diabetes mellitus was associated with a 44% greater rate of decline in perceptual speed (P =.02), but not in other cognitive systems.Diabetes mellitus may be associated with an increased risk of developing AD and may affect cognitive systems differentially.

Mixed pathologies are common in older persons with dementia. Little is known about mixed pathologies in probable Alzheimer disease (AD) and about the spectrum of neuropathology in mild cognitive impairment (MCI). The objective of this study was to investigate single and mixed common age-related neuropathologies in persons with probable AD and MCI.The study included 483 autopsied participants from the Religious Orders Study and the Rush Memory and Aging Project with probable AD (National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke-Alzheimer's Disease and Related Disorders Association criteria), MCI (amnestic and nonamnestic), or no cognitive impairment. We excluded 41 persons with clinically possible AD and 14 with other dementias. We documented the neuropathology of AD (National Institute on Aging-Reagan criteria), macroscopic cerebral infarcts, and neocortical Lewy body (LB) disease.Of 179 persons (average age, 86.9 years) with probable AD, 87.7% had pathologically confirmed AD, and 45.8% had mixed pathologies, most commonly AD with macroscopic infarcts (n = 54), followed by AD with neocortical LB disease (n = 19) and both (n = 8). Of the 134 persons with MCI, 54.4% had pathologically diagnosed AD (58.7% amnestic; 49.2% nonamnestic); 19.4% had mixed pathologies (22.7% amnestic; 15.3% nonamnestic). Macroscopic infarcts without pathologically diagnosed AD accounted for 4.5% of probable AD, 13.3% of amnestic MCI, and 18.6% of nonamnestic MCI. Pure neocortical LB disease was uncommon in all persons with cognitive impairment (<6%). Microscopic infarcts (without macroscopic infarcts) were common as a mixed pathology, but rarely accounted for a clinical diagnosis of probable AD (n = 4) or MCI (n = 3).Clinically diagnosed probable AD and MCI, even amnestic MCI, are pathologically heterogeneous disorders, with many persons exhibiting mixed pathologies.

The Religious Orders Study is a longitudinal clinical-pathologic cohort study of aging and Alzheimer’s disease (AD). In this manuscript, we summarize the study methods including the study design and describe the clinical evaluation, assessment of risk factors, collection of ante-mortem biological specimens, brain autopsy and collection of selected postmortem data. The results: 1) review the relation of neuropathologic indices to clinical diagnoses and cognition proximate to death; 2) examine the relation of risk factors to clinical outcomes; 3) examine the relation of risk factors to measures of neuropathology; and 4) summarize additional study findings. We then discuss and contextualize the study findings. Keywords: Religious Orders Study, Dementia, Alzheimer's Disease, Cognitive Function, Epidemiology, Clinical-pathologic Study, Neuropathology, Cohort

Abstract Increasing evidence recognizes Alzheimer's disease (AD) as a multifactorial and heterogeneous disease with multiple contributors to its pathophysiology, including vascular dysfunction. The recently updated AD Research Framework put forth by the National Institute on Aging–Alzheimer's Association describes a biomarker‐based pathologic definition of AD focused on amyloid, tau, and neuronal injury. In response to this article, here we first discussed evidence that vascular dysfunction is an important early event in AD pathophysiology. Next, we examined various imaging sequences that could be easily implemented to evaluate different types of vascular dysfunction associated with, and/or contributing to, AD pathophysiology, including changes in blood‐brain barrier integrity and cerebral blood flow. Vascular imaging biomarkers of small vessel disease of the brain, which is responsible for >50% of dementia worldwide, including AD, are already established, well characterized, and easy to recognize. We suggest that these vascular biomarkers should be incorporated into the AD Research Framework to gain a better understanding of AD pathophysiology and aid in treatment efforts.

Background Few data on the pathology of cerebral vessel disease, dementia, and cognition are available. We examined the association of cerebral atherosclerosis and arteriolosclerosis neuropathology with probable and possible Alzheimer's disease dementia and cognitive function. Methods This cross-sectional study included men and women aged 65 years or older who had yearly clinical assessments and had agreed to brain autopsy at the time of death, as part of one of two cohort studies of ageing (The Religious Orders Study and the Rush Memory and Aging Project). Individuals without dementia or with Alzheimer's disease dementia, and with complete neuropathological data, are included in our analyses. We used neuropsychological data proximate to death to create summary measures of global cognition and cognitive domains. Clinical data recorded between 1994 and 2015 were used to determine presence of Alzheimer's disease dementia. Systematic neuropathological assessments documented the severity of cerebral large vessel (atherosclerosis) and small vessel (arteriolosclerosis) disease. By use of regression analyses adjusted for demographics, gross and microscopic infarcts, and Alzheimer's disease pathology, we examined associations of vessel disease severity (mild, moderate, and severe) with odds of probable and possible Alzheimer's disease dementia and cognitive function. Findings Study enrolment began in January, 1994, and two cohort studies are ongoing. 1143 individuals were included in our analyses (median age at death 88·8 years; 478 [42%] with Alzheimer's disease dementia). Moderate-to-severe atherosclerosis was present in 445 (39%) individuals, and arteriolosclerosis in 401 (35%) individuals. Each level increase in the severity of atherosclerosis or arteriolosclerosis was associated with significantly higher odds of Alzheimer's disease dementia (odds ratio [OR] for atherosclerosis 1·33, 95% CI 1·11–1·58; OR for arteriolosclerosis 1·20, 1·04–1·40). Atherosclerosis was associated with lower scores for global cognition (estimate −0·10 [SE 0·04], p=0·0096) and four cognitive domains (episodic memory −0·10 [0·04], p=0·017; semantic memory −0·11 [0·05], p=0·018; perceptual speed −0·14 [0·04], p=0·00080; and visuospatial abilities −0·13 [0·04], p=0·0080), but not working memory (−0·05 [0·04], p=0·21). Arteriolosclerosis was associated with lower scores for global cognition (estimate −0·10 [0·03], p=0·0015) and four domains (episodic memory −0·12 [0·04], p=0·00090; semantic memory −0·10 [0·04], p=0·013; working memory −0·07 [0·03], p=0·045; perceptual speed −0·12 [0·04], p=0·0012), and a non-significant association was noted for visuospatial abilities (−0·07 [0·03], p=0·052). Findings were unchanged in analyses controlling for the presence of APOE ε4 allele or vascular risk factors. Interpretation Cerebral atherosclerosis and arteriolosclerosis are associated with Alzheimer's disease dementia, and are also associated with low scores in most cognitive domains. Cerebral vessel pathology might be an under-recognised risk factor for Alzheimer's disease dementia. Funding US National Institutes of Health.

Background and Purpose— Little is known about the role of microinfarcts in dementia and cognition. We examined microinfarcts and dementia, global cognition, and 5 cognitive systems in community-dwelling older persons. Methods— Four hundred twenty-five subjects enrolled in the Religious Orders Study underwent annual clinical evaluations, including 19 neuropsychological tests and assessment for dementia, and brain autopsy (39% men; mean age at death, 87; Mini-Mental State Examination score, 21). Neuropathologic examination documented the presence, number, and location of chronic microinfarcts on 6-μm hematoxylin–eosin-stained sections from cortical and subcortical regions. Multiple regression analyses adjusted for age at death, sex, education, macroscopic infarcts, Alzheimer disease pathology, and Lewy bodies. Results— Microinfarcts were present in 129 of 425 (30%) persons (54 cortical, 80 subcortical, 49 multiple); 58 of 129 (45%) of persons with microinfarcts did not exhibit macroscopic infarcts. Persons with microinfarcts had increased odds of dementia (OR, 1.77; 95% CI, 1.07–2.92), especially those persons with multiple cortical microinfarcts. Microinfarcts were also associated with lower average global cognition (estimate, −0.287; SE, 0.113; P =0.012), particularly for persons with multiple cortical microinfarcts. Microinfarcts were specifically associated with lower episodic memory (estimate, −0.279; SE, 0.138; P =0.044), semantic memory (estimate, −0.391; SE, 0.130; P =0.003), and perceptual speed (estimate, −0.400; SE, 0.117; P <0.001). In addition, single, multiple, and cortical microinfarcts were associated with worse semantic memory and perceptual speed (all P <0.028). Neither macroscopic infarcts nor AD pathology modified these associations (all P >0.154). Conclusions— Microinfarcts are common, and persons with multiple cortical microinfarcts have higher odds of dementia. Microinfarcts are also associated with lower cognition, specifically perceptual speed and semantic and episodic memory.

We developed prediction rules to guide the clinical diagnosis of Alzheimer’s disease (AD) in two community-based cohort studies (the Religious Orders Study and the Rush Memory and Aging Project). The rules were implemented without informant interviews, neuroimaging, blood work or routine case conferencing. Autopsies were performed at death and the pathologic diagnosis of AD made with a modified version of the Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease (CERAD) criteria. We compared the positive predictive value of the clinical diagnosis in the two community-based studies to the positive predictive value of the clinical diagnosis of AD made by standard clinical practice in a clinic-based cohort study using AD pathology as the gold standard. Of 306 clinic cases with probable AD, 286 (93.5%) met CERAD neuropathologic criteria for AD; the results were comparable for those with possible AD (51 of 54, 94.4%). Of 141 study subjects with probable AD, 130 (92.2%) met CERAD neuropathologic criteria for AD; the results were lower but acceptable for those with possible AD (26 of 37, 70.3%). The results were similar in secondary analyses using alternate neuropathologic criteria for AD. The clinical diagnosis of AD can be made in community-based studies without the use of informant interviews, neuroimaging, blood work or routine case conferencing. This approach holds promise for reducing the operational costs of epidemiologic studies of aging and AD.