Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Effekt des pro-inflammatorischen Zytokins Interleukin-1β (IL-1β) und reaktiver Sauerstoff Spezies (ROS) auf die chondrozytäre Veränderung der Osteoarthritis (OA). Diese Krankheit ist ein komplexes Zusammenspiel zwischen verschiedenen pathologischen Mechanismen. Mikroskopisch betrachtet resultiert OA in einem progredienten Verlust des Gelenksknorpels, welcher mit Schmerzen und eingeschränkter Beweglichkeit einhergeht. Immunologisch betrachtet beginnen die Zellen der Synovia, pro-inflammatorische Mediatoren wie IL-1β und Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) als Antwort auf die Gelenksfraktur zu bilden, was wiederum den Prozess der Entzündung ankurbelt. Die erhöhte Konzentration pro-inflammatorischer Zytokine stimuliert die Expression von Matrix Metalloproteinasen (MMP), was zum Abbau der Bestandteile der extrazellulären Matrix (ECM) führt. Als Begleiterscheinung ist die Konzentration der ROS, wie zum Beispiel dem Superoxid Anion (O2-), deutlich erhöht, resultierend in oxidativem Stress. Infolgedessen kommt es zur Alterung der Chondrozyten und Entzündung. Die Superoxid Dismutase (SOD) ist ein Enzym, das in der Lage ist, O2- in Sauerstoff (O2) und Wasserstoffperoxid (H2O2) umzuwandeln und es so zu neutralisieren. Da H2O2 für Zellen toxisch ist, werden die Enzyme Katalase und Glutathione Peroxidase benötigt, um dieses Zwischenprodukt zu Wasser (H2O) und O2 zu reduzieren. In dem entzündlichen Prozess der OA ist die Konzentration der SOD jedoch stark vermindert, was dazu führt, dass nicht ausreichend oxidierte Moleküle eliminiert werden können. Es gibt Therapien zur Verringerung der Symptome und Verbesserung der Gelenksbeweglichkeit, die Krankheit per se ist aber nicht heilbar. Zu diesen Therapien zählen Analgetika, SOD Derivate und operative Eingriffe wie Arthroplastien. Die vielversprechendsten Formen der Therapie stellen jedoch Hyaluronsäure (HA) Injektionen oder die Behandlung mit Hydrogen Sulfid (H2S) oder H2S-Donoren dar, da bereits einige Studien anti-oxidative und anti-inflammatorische Eigenschaften dieser Substanzen nachweisen konnten.

This thesis focuses on the effect of the pro-inflammatory cytokine interleukin-1β (IL-1β) and reactive oxygen species on the chondrocyte degeneration of osteoarthritis (OA). This disease is a complex interplay between many different pathological mechanisms. Microscopically considered, OA results in a progressive loss of articular cartilage, which is reflected by pain and limited joint mobility. Immunologically considered, synovial cells start producing inflammatory mediators like IL-1β and tumour necrosis factor-alpha (TNF-α) as a response to the fracture in the joint, which then triggers the process of inflammation. The elevated levels of pro-inflammatory cytokines in turn stimulate the expression of matrix metalloproteinases (MMP), leading to the degradation of the components of the extracellular matrix (ECM). As a concomitant the concentration of reactive oxygen species (ROS) like the superoxide anion (O2-) is dramatically increased in OA, resulting in oxidative stress and damage. This process in turn causes chondrocyte senescence and inflammation. The superoxide dismutase (SOD) is an enzyme that is capable of neutralizing O2- by transforming it into oxygen (O2) and hydrogen peroxide (H2O2). Because of the fact, that H2O2 is toxic for cells, the enzyme catalase or glutathione peroxidase is needed to further reduce it into H2O and O2. However, in this inflammatory process the concentration of SOD is dramatically decreased, which results in a lack of elimination of oxidated molecules. Therapies for reducing symptoms and improving the joint mobility that got lost exist, but the disease per se is not curable yet. These therapies include analgesic or SOD mimetic medication and arthroplasty. But the most promising forms of therapy are hyaluronic acid injections into the affected joint and treatment with hydrogen sulphide (H2S) or H2S-donors, because some studies already showed anti-oxidative and anti-inflammatory properties.