Jedes Gelenk ist eine funktionelle Einheit und besteht zusätzlich zur knöchernen Verbindung aus dem Gelenkknorpel, der Synovialmembran und der Gelenkflüssigkeit. Damit eine gleichmäßige Belastung auf das Gelenk trifft, verteilen Muskulatur und Gelenkkapsel die auftretenden Kräfte und unterstützen die Ernährung des Gelenkknorpels. Der Knorpel fängt die Kräfte auf und wirkt wie ein Stoßdämpfer und durch die glatte Oberfläche und die Synovialflüssigkeit wird ein reibungsloses Gleiten der Gelenkflächen aufeinander sichergestellt.

Im Knorpel des Erwachsenen finden sich weder Blut- oder Lymphgefäße noch Nervenendigungen. Die Ernährung findet als Diffusion vom Gelenkspalt aus statt, wobei die intermittierende Druckbeanspruchung eine wichtige Rolle spielt. Die von der Synovialmembran gebildete Flüssigkeit enthält unterschiedliche Bestandteile zur Ernährung des Knorpels und entsorgt auch die Endprodukte des Knorpelstoffwechsels. Vor besonderer Bedeutung ist hierbei die Hyaluronsäure, die als hochmolekulares Biopolymer Glukuronsäure und N-Acetyl-Glukosamin enthält. Diese Stoffe wirken entscheidend an der Knorpelbildung und – struktur mit, wobei die Proteine nur eine bestimmte Anordnung der Bausteine zulassen. Die Hyaluronsäure ist extrem hydrophil und bindet sehr viel Wasser. Dadurch wird der Knorpel zu einer elastischen Struktur, die unter Belastung Flüssigkeit abgibt und nach der Belastung ihre ursprüngliche Struktur wieder einnimmt. Für die Viskosität und die Schmierstoffeigenschaften der Synovialflüssigkeit ist ebenfalls in hohem Maße die Hyaluronsäure verantwortlich.

Damit hat die Natur eine Struktur geschaffen, die als Schutzschicht des Knorpels vor Verletzungen extrem wichtig ist und eine mechanische Schädigung verhindert.

Die Grundsubstanz des Knorpels wird von den Chondrozyten (Knorpelzellen) gebildet. In diesen werden die Kollagenvorstufen synthetisiert, die sich nach dem Verlassen der Zelle zu Tropokollagen mit kollagenen Fasern und Fibrillen vernetzen. Es entstehen Aggregate, die große Mengen an Proteoglykan und Hyaluronsäure enthalten und extrem viel Wasser binden können.

Veränderungen des Knorpels treten mit dem Alter auf, weil die Aktivität und der Stoffwechsel der Knorpelzellen nachlässt. Dadurch wird der Knorpel spröde. In der Synovialflüssigkeit wird der Eiweißgehalt geringer und die Viskosität nimmt ab. Damit ist eine zunehmende Degeneration des Knorpels verbunden, der anfälliger für Verletzungen wird. Ist der Knorpel geschädigt, bildet er sich zunächst zurück und wird im Verlauf der Reparatur durch faserigen Ersatzknorpel ersetzt. Dieser Knorpel ist weniger belastbar und fördert die degenerativen Veränderungen. Neben zunehmendem Lebensalter sind auch vermehrtes Körpergewicht oder eine angeborene Fehlstellung sowie Sportverletzungen ein Risikofaktor für Gelenk-Knorpelschäden.

Es kommt zu Schmerzen des Gelenks, die Beweglichkeit ist eingeschränkt und nicht selten bildet sich ein Erguss im Gelenk, der das Schädigungsmuster zusätzlich fördert. Therapeutisch kann durch Wärme- oder Kälteanwendung, durch medikamentöse Maßnahmen mit Schmerzstillung und Entzündungshemmung die Symptomatik gebessert werden. Bei schweren Schmerzen werden opioidhaltige Schmerzmittel angewendet, Kortison dient der Entzündunghemmung und in therapieresistenten Fällen kann eine Operation erforderlich werden, um den Knorpelschaden zu beheben.

Als therapeutisch wirksame Substanzen bei Knorpelschädigung werden Glucosaminsulfat oder Hyaluronsäure verwendet, die dazu beitragen, dass die Gelenkarthrose gebessert und die Knorpeldefekte ausgebessert werden. Bei altersbedingter Degeneration des Knorpels, der klassischen Ursache für eine Arthrose, soll der Knorpelabbau aufgehalten und möglichst wieder hergestellt werden. Wird z.B. Hyaluronsäure in das Gelenk injiziert, werden wichtige Bestandteile zum Knorpelaufbau in die Synovialflüssigkeit gebracht, die einerseits die Reibung im Gelenk verhindern und auf diesem Weg die Beschwerden bessern soll, andererseits durch wichtige Bausteine für den Wiederaufbau des Knorpels in den pathophysiologischen Prozess der Degeneration eingreifen.