目的:骨关节炎(osteoarthritis,OA)是关节软骨的退化、变性和继发的软骨增生、骨化为主要病理变化,以关节疼痛、活动功能障碍为主要临床表现的一种疾病。目前临床上主要应用透明质酸钠和氨基葡萄糖来营养润滑关节从而缓解症状,缺乏特效的治疗药物从根本上抑制软骨退变的进程。本课题基于最新的国际研究进展即基因敲除小鼠研究结果表明FGFR1可能是治疗骨性关节炎的有效作用靶点,结合我们前期利用筛选得到的靶向抑制FGFR-1的小分子化合物GL-141,在细胞实验的基础上从动物整体水平评价这个小分子化合物对关节软骨退变和骨性关节炎的作用及机制,在动物水平初步评价其安全性,并且在临床取得患者知情同意的前提下,提取骨关节炎患者的术中的废弃组织,以考察对人骨关节炎的治疗效果,进一步明确FGFR-1是关节炎发生发展的重要分子及治疗靶标,为下一步骨性关节炎治疗药物的开发奠定基础。方法:(1)体外实验考察小分子化合物对软骨变性的抑制作用:在大鼠关节软骨的培养细胞中,观察这种小分子化合物对于添加IL-1a后软骨细胞的基质代谢,发现加入IL-1a后软骨细胞蛋白聚糖(aggrecan)表达明显降低,但是加入小分子化合物能明显拮抗这种作用,使aggrecan的表达恢复到正常组水平。(2)GL-141与动物骨关节炎模型的病理学评估:利用大鼠、兔子等多种关节软骨的创伤退变模型评价小分子化合物GL-141在对关节软骨创伤退变的作用,全关节病理学分析并量化评分评估关节软骨的病损程度。(3)阐明小分子化合物GL-141作用于关节软骨退变的细胞分子机制:利用免疫组化在动物整体水平检测靶向抑制FGFR1的小分子化合物GL-141对下游信号通路PI3K/AKT,MAPK/Erk,PLC等信号通路的变化。检测关节软骨细胞外基质代谢的酶MMP-13和Adamts-5的表达,并观察关节软骨细胞肥大化、骨赘生成等细胞学变化。(4)考查小分子化合物抑制大鼠滑膜炎症的作用:大鼠用胶原蛋白诱导关节炎,于诱导操作时(第1日)及诱导后第6、11、16、21天,关节腔内注射小分子化合物,病理观察其与对照生理盐水组的区别。(5)安全性前期评价:以大剂量(<10uM)浓度经关节腔和腹腔注射两种给药途径给药,观察小鼠的呼吸系统、神经系统情况,病理观察肝、肾、大脑等组织有无异常,初步评价其毒理药理作用。(6)GL-141作用在人骨关节炎的初步临床实验结果:1、GL-141能改善动物实验模型中骨关节炎的基质溶解、炎性细胞浸润和软骨细胞坏死等现象,能改善骨关节炎的软骨的退行性变化。2、GL-141能抑制动物实验模型中FGFR1、MMP-13、Adamts-5、II型胶原、Aggrecan、Type X Collagen等骨关节炎的生物标志物的表达。3、GL-141能减轻动物实验模型中骨关节炎中的滑膜炎症表现,对软骨细胞有一定保护作用。4、GL-141作用在人骨关节炎的初步临床实验显示:GL-141抑制了蛋白多糖的降解,能减轻X型胶原、MMP-13、Aggrecan、ADAMTS-5以及p-Akt、的表达,但并不降Erk与p-Erk,及Akt的表达。5、高剂量应用GL-141未检测到对健康小鼠肝、肾、心肺脏器组织病理学影响。结论:1.在动物实验中,应用GL-141能够减轻骨关节炎的进展,延缓软骨退变。2.在人类软骨细胞株的细胞试验中,GL-141有效抑制骨关节炎生物标志物的表达,初步证实能在一定程度上减轻骨关节炎的病程。3.GL-141在大剂量(<10uM)动物模型应用时未见明显毒副作用,显示其毒性较低,安全范围较大。