A great deal of research is done for decades to elucidate the complexity of osteoarthritis pathology and to develop therapeutic strategies with symptom and diseases modifying ability. In the recent years, basic knowledge of the synthesis and mechanism of IL-1β and IL-1ra was determined, which are assumed to play a key role in the pathogenesis of osteoarthritis. Consequently, different therapy approaches (i.e.: ACS, PRP, gene therapy) try to influence the ratio of these two interleukins by substitution of IL-1ra. Nevertheless, there still exist great gaps in the knowledge of IL-1β and IL-1ra concentrations in sound and OA joints and the effect of intraarticular IL-1ra substitution. The first study aimed to evaluate the concentrations of Interleukin-1 receptor antagonist (IL-1ra) and interleukin-1 beta (IL-1β) in normal and osteoarthritic (OA) joints as well as the influence of joint location and arthrocentesis on these concentrations. It could show that the IL-1ra and IL-1β concentration in metacarpo-/metatarsophalangeal, radiocarpal and talocrural joints did not differ significantly and that arthrocentesis did not increase these cytokine concentrations within 60 minutes after joint puncture. Synovial fluid (SF) IL-1ra and IL-1β concentrations were significantly higher in OA than in normal joints. Thus, a parallel increase of both cytokines seems to be an indicator of joint inflammation. Yet on their own these cytokines are not able to differentiate between healthy joints and different OA stages due to great value ranges and value overlap. Yet it has to be further investigated if in combination with other biomarkers a clearer differentiation of pathologic processes in the joint can be made. The second study hypothesised that shorter treatment intervals of intraarticular autologous conditioned serum (ACS) injections would more beneficially affect the SF concentrations of IL-1ra, IL-1β and cartilage biomarkers, compared with the traditional weekly treatment intervals in joints suffering from natural OA. The results indicate that the long-time effect of an ACS treatment given at two-day intervals is characterized by decreased SF IL-1ra, IL-1β, C12C, CP II and CS 846 concentrations and thus an approximation to concentrations in normal joints. This might indicate an improvement in joint inflammation and cartilage degrading processes, which lead to the assumption, that a two-day treatment interval is preferable to the commonly used weekly interval. Yet these findings are of limited significance and have to be proven in future studies with greater sample size and uniform OA pathologies.
Seit Jahrzehnten konzentriert sich die wissenschaftliche Forschung auf die Aufklärung der komplexen Pathologie der Osteoarthritis (OA) und der Entwicklung von Therapieformen, die nicht nur Symptomfreiheit schaffen, sondern auch regenerative Wirkung besitzen. In den letzten Jahren konnte grundlegendes Wissen über die Synthese und den Wirkungsmechanismus von Interleukin 1 beta (IL-1β) und den Interleukin-1 Rezeptor Antagonist (IL-1ra), welche eine Schlüsselrolle in der Pathogenese von Osteoarthritis einnehmen, erlangt werden. Daraus resultierend entwickelten sich verschiedene Therapieansätze (z.B. IRAP, PRP, Gentherapie), die durch intraartikuläre Substitution von IL-1ra versuchen das Verhältnis von IL-1β und IL-1ra im Gelenk zu beeinflussen. Dennoch ist das Wissen bezüglich der IL-1β und IL-1ra Konzentrationen in gesunden und OA Gelenken und deren Beeinflussung durch intraartikuläre IL-1ra Substitution immer noch lückenhaft und auch über die Zusammensetzung und Wirkung von autolog konditioniertem Serum ist bisher wenig bekannt. Die vorliegende Studie hatte daher das Ziel diese Fragestellungen genauer zu untersuchen. Das Ziel des ersten Teils dieser Arbeit konzentrierte sich daher auf die Bestimmung und den Vergleich der IL-1β und IL-1ra Konzentrationen in gesunden und OA Gelenken sowie den Einfluss von anatomischer Lage des Gelenks sowie wiederholter Arthrozenthese auf die Konzentrationen beider Zytokine. Die Studie konnte zeigen, dass die anatomische Lage von Fessel- Radiokarpal- und Talokruralgelenken keinen Einfluss auf die synovialen IL-1ra und IL-1β Konzentrationen hat. Weiterhin bewirkte eine Arthrozenthese keine Erhöhung beider Konzentrationen innerhalb der ersten 60 Minuten nach Gelenkpunktion. Die IL-1ra und IL-1β Konzentrationen in OA Gelenken waren signifikant höher als die in normalen Gelenken. Somit scheint ein paralleler Anstieg von beiden Zytokinen ein Indikator für eine Gelenkentzündung zu sein. Aufgrund der großen Konzentrationsspanne und – überlappung dieser beiden Zytokine sind sie alleine jedoch nicht geeignet, um eine eindeutige Differenzierung zwischen gesunden Gelenken und verschiedenen OA Stadien vorzunehmen. Weitere Untersuchungen in Kombination mit anderen Biomarkern sind notwendig, um eine eindeutigere Differenzierung von pathologischen Prozessen in Gelenken zu ermöglichen. Der zweite Teil dieser Arbeit überprüfte die Hypothese, dass durch kürzere ACS Behandlungsintervalle eine grössere Reduktion der synovialen Zytokin- und Knorpelbiomarker- Konzentrationen erreicht wird als durch die allgemein üblichen 1- bis 2-Wochenintervalle. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass der Langzeiteffekt einer ACS-Behandlung im Zwei-Tages-Intervall zu einer Senkung der synovialen Konzentrationen von IL-1ra, IL-1β, C12C, CP II und CS 846 und somit zu einer Annäherung an die Konzentrationen in gesunden Gelenken führt. Dies könnte eine Verminderung der Gelenkentzündung sowie der knorpelabbauenden Prozesse signalisieren, was zu der Annahme führt, dass ein Zwei-Tages- Intervall den ACS Behandlungen im 1- bis 2-Wochen-Intervall vorzuziehen ist. Es sind jedoch weitere Studien mit größerer Probandenzahl und einheitlicheren OA-Äthiologien notwendig, um diese Annahme zu überprüfen.
