脑中风或者脑血栓是由脑局部区域血管堵塞导致的一种神经退行性疾病。在发生缺血性脑中风时，缺血中心区域的神经元会发生钙离子上调引起的细胞坏死，而周围区域的细胞也会逐渐死亡。逐渐发生的细胞死亡发生在缺血数小时甚至几天以后。这种后发的细胞死亡是否是由原初的细胞坏死引起的扩散性死亡仍是未知的。此外，后发的细胞死亡，或者说扩散性细胞死亡的分子机理也是未知的。究其原因，我缺少一个可用的遗传学模型来剖析哺乳动物脑中风过程中分子细胞水平方面的变化。为了研究神经元坏死是否能够诱导后发性死亡以及这两种死亡的分子机理，我在果蝇眼睛特异类型的sev神经元中表达通透性离子通道GluR1Lc，来诱导局部神经元钙超载导致的坏死。首先，我发现在sev特异感光神经元表达GluR1Lc之后，果蝇幼虫成虫盘、蛹期的眼睛以及成虫眼睛的面积都大量减少。同时，利用光学显微镜、电子透射显微镜以及扫描电子显微镜，我都发现果蝇眼睛存在严重的损伤。为了进一步研究细胞死亡的类型，我在表达离子通道的细胞内同时表达了凋亡抑制蛋白，结果却不能对果蝇眼睛的损伤进行拯救。与上述遗传学证据一致的是，我也没有检测到凋亡标记物caspase的激活。细胞坏死与细胞凋亡最重要的形态学差别就是前者丧失了细胞膜完整性。当我利用PI染色去检测细胞膜完整性时，我发现，与凋亡细胞以及健康细胞不同，表达GluR1Lc的细胞内有很强的PI信号。同时，我在表达GluR1Lc的细胞内发现了线粒体损伤、ROS产生以及细胞质酸化这三种与细胞坏死相关的表型。由此可见，表达GluR1Lc的细胞发生了典型的细胞坏死。由于受到损伤的神经元数量远远多于sev表达的神经元数量，我怀疑其中存在类似于中风过程中的扩散性细胞死亡。在三龄幼虫表达GluR1Lc的细胞及其周围细胞内，神经元特异的标记物ELAV信号都有不同程度的减弱。这一结果表明坏死的神经元及其周围的神经元都有不同程度的损伤。然而rpr激活的细胞凋亡(sev＞rpr)，却只能造成sev表达的神经元损伤，而不能造成周围神经元的变化。因此，坏死细胞可以造成周围神经元的扩散性死亡。通过遗传学分析，我发现周围的扩散性死亡包括JNK介导的caspase非依赖型凋亡且这类死亡主要发生在周围的神经元细胞内;而caspase依赖型经典凋亡通路，则发生在晚期的非神经元细胞内。进一步的工作表明，坏死神经元释放两种诱导死亡信号——活性氧(ROS)和Eiger（果蝇肿瘤坏死因子，TNFα），从而诱导周围细胞JNK死亡信号的激活。这一实验结果有力地证明了坏死的细胞是引起扩散性死亡的原因。同时，我的工作表明，在坏死引起的扩散性神经元死亡中，caspase依赖型凋亡通路只占据8％的比例，JNK介导的caspase非依赖型凋亡占据47％，余下为其他的未知途径的死亡形式。　　为了研究神经元坏死以及扩散性细胞死亡的新机理，我进行了大规模遗传学筛选，其中利用了大片段缺失突变体、RNA干扰以及Egpy2异位过表达品系三个果蝇库的筛选。经过系统分析基因功能，我发现7个基因家族参与其中。其中，ROCK曾被报道为很有潜力的脑中风治疗药物靶标，但我对其机理却所知甚少。我的工作显示，降低表达ROCK以及与之相关的其他运输蛋白可以拯救神经元坏死。另一有趣的现象是，当代谢途径被抑制时，细胞坏死将会严重加强，而JNK介导的扩散性死亡却被拯救。因此，我的工作表明，临床上通过靶向代谢途径来治疗中风是不合理的。综合考虑我模型中的坏死以及扩散性死亡，通过抑制运输系统、活性氧以及诸如肿瘤坏死因子一样的细胞活素因子来治疗中风是可能有效的。