Arthrose ist eine degenerative Gelenkserkrankung, bei der es zu Morgensteifigkeit der Gelenke, Schmerzen und im fortschreitenden Verlauf zu einer Beeinträchtigung der Gelenksfunktion kommt. Aufgrund der Häufigkeit dieser Erkrankung und des Mangels an geeigneter Pharmakotherapie, steigt das Interesse an den Vorgängen, die zur Entstehung der Arthrose beitragen. Galektine sind zuckerbindende Proteine, die an der Zelloberfläche und in der extrazellulären Matrix binden. Sie können in verschiedenen Gewebearten gefunden werden und sind an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt. Neueste Studien konnten bereits nachweisen, dass einige Vertreter aus der Galektinfamilie eine wichtige Rolle während der Entstehung von Arthrose spielen. Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde in der vorliegenden Studie der Einfluss des tandem-repeat Galectin-8 (Gal-8) auf arthrotische Chondrozyten und Synoviozyten untersucht, um seine Rolle im Krankheitsverlauf festzustellen. Immunhistologisch konnte gezeigt werden, dass es einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Gal-8 und dem Degenerationsgrad des Knorpels gibt (p < 0.0001, n=18 Patienten). Weiters wurde die Wirkung von Gal-8 und einigen biochemischen Varianten auf arthrotische Chondrozyten und Synoviozyten untersucht, wobei die Resultate der Chondrozyten in Synoviozyten reproduzierbar waren. Konzentrationsabhängige Versuche mit Gal-8S zeigten, dass die mRNA-Levels von IL1B und CXCL8 stark erhöht wurden. Dies deutet darauf hin, dass Gal-8S ein Mediator der Gelenksentzündung sein könnte. Darüber hinaus konnte ein Zusammenhang zwischen der Struktur und Funktion von Gal-8 festgestellt werden. So unterscheidet sich die Linkerlänge von Gal-8S und Gal-8L zwar, jedoch hatte dies keinen signifikanten Einfluss auf die Aktivität von Gal-8. Im Gegensatz dazu führte eine proteolytische Spaltung des Linkerpolypeptids zu einem Verlust der Aktivität. Schließlich untersuchten wir auch die Auswirkung der Punktmutation F19Y auf die IL1B und CXCL8 Genexpression. Die reduzierte Aktivität des Gal-8SF19Y deutet daraufhin, dass diese Mutation eine bis jetzt noch ungeklärte Rolle in der Auslösung von Entzündung in arthrotische Chondrozyten und Synoviozyten spielen könnte. Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass es einen Zusammenhang zwischen Knorpeldegeneration und dem Auftreten und der Aktivität von Gal-8 gibt. Weiters konnten erste Einblicke in die Struktur-Funktionsbeziehung von Gal-8 gewonnen werden.

Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease which causes stiffness, pain and loss of joint function. Since many people suffer from OA and a successful therapeutic treatment does not exist, the interest in the pathophysiology of OA is increasing. Galectins are β-galactoside-binding animal lectins that bind to cell surfaces and extracellular matrix. They are present in different tissues and have influence on many biological reactions. Recent studies showed that some members of the family of galectins play an important role in the onset and progression of OA. To continue this work, the aim of the present thesis was to investigate the activity of the tandem-repeat Galectin-8 (Gal-8) in OA chondrocytes and synoviocytes to outline its role in OA progression. In immunohistochemical analyses we showed that severely degenerated cartilage areas exhibited a higher positivity for Gal-8 than moderately degenerated cartilage areas and that the presence of Gal-8 in OA chondrocytes significantly correlated with the level of cartilage degeneration (p < 0.0001, n=18 patients). Then, we focused on the impact of Gal-8 and a set of biochemical variants on OA chondrocytes and synoviocytes, whereby the results in OA chondrocytes were similar to that in OA synoviocytes. Dose-dependent experiments of Gal-8S showed a strong up-regulation of IL1B and CXCL8 mRNA levels, which suggests that Gal-8S might be an effector in joint inflammation. Specific aspects of related structure function relationships of Gal-8 could also be determined. As such, the linker length that differs between the isoforms Gal-8S and Gal-8L was shown to have no significant impact on the activity of Gal-8. In contrast, cleavage of the linker polypeptide resulted in a loss of activity, as shown using Gal-8C and Gal-8N. Moreover, experiments with a Gal-8 variant that contains the single nucleotide polymorphism F19Y showed a reduced up-regulation of IL1B and CXCL8 expression as compared to the native protein. This indicates that this mutation might play a yet to defined role in the induction of pro-inflammatory markers in OA chondrocytes and synoviocytes. In summary, the results of the current thesis suggest a correlation between OA cartilage degeneration and Gal-8 presence/activity. Furthermore, first insights into the structure function relationship of Gal-8 in OA tissues were revealed.