Toxizität lokaler Antiseptika auf Chondrozyten in vitro

 

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Zusammenfassung

Studienziel: Lokale Antiinfektiva werden für die perioperative Haut- und Wunddesinfektion sowie für die Spülbehandlung septischer Wunden und künstlicher Gelenke verwendet. In der vorliegenden Arbeit soll der Einfluss häufig verwendeter Antiseptika vor dem Hintergrund der intraartikulären Anwendung untersucht werden. Die Untersuchungen wurden an einem Chondrozyten-in-vitro-Modell durchgeführt. Material und Methoden: Artikuläre Chondrozyten von 7 Patienten wurden aus operativ gewonnenem Knorpel isoliert und kultiviert. Anschließend wurden die Zellen jeweils für 5 Minuten Polyhexanid 0,2 %, Wasserstoffperoxid und Povidon-Jod in verschiedenen Konzentrationen (0 %, 1 %, 10 %, 50 %, 100 %) ausgesetzt. Nach 24 Stunden weiterer Kultivierung wurden die Vitalität (WST-1) und die Proliferation (DNA-Synthese, BrdU) bestimmt. Ergebnisse: Bei der Applikation von 1 %iger Povidon-Jod- und Wasserstoffperoxidlösung zeigte sich eine Reduktion der Vitalität der Chondrozyten auf unter 25 % in Relation zur Kontrollgruppe ohne Antiseptikumapplikation (p = 0,001). Nach der Applikation von Polyhexanid (1 %) zeigte sich keine signifikante Änderung der Vitalität (p = 0,71). Eine Reduktion der Vitalität wurde erst bei 10 %iger Polyhexanidlösung (p = 0,001) beobachtet. Die BrdU-Werte waren bei Povidon-Jod (1 %) und Wasserstoffperoxid (1 %) auf 20 % der Kontrollgruppe (p = 0,001) reduziert, bei Polyhexanid (1 %) auf 65 % (p = 0,026) und bei Polyhexanid (10 %) ebenfalls auf 20 % (p = 0,001). Schlussfolgerung: Angesichts dieser Ergebnisse muss bei diesen Antiseptika in den handelsüblichen Konzentrationen von erheblichen direkten chondrozytentoxischen Reaktionen selbst bei kurzer Spülbehandlung ausgegangen werden. Polyhexanid scheint als Antiseptikum optional verwendbar zu sein, weil es die Vitalität und die DNA-Synthese von Chondrozyten in vitro am geringsten beeinflusst. Die Indikation zur Behandlung mit Antiseptika ist jedoch streng zu stellen. Eine intraartikuläre Anwendung sollte möglichst nicht durchgeführt werden. Die Ergebnisse unserer Studie decken sich mit unseren bisherigen In-vivo-Resultaten und der aktuellen Literatur.

Abstract

Aim: Local antiseptics are commonly used for perioperative skin and wound disinfection and as solutions for joint lavage. Therefore, we examined if an intra-articular use of these antiseptics is possible by using an in vitro chondrocyte model. Material and Methods: Articular chondrocytes harvested from 7 patients were cultured. After reaching 80 % confluency different concentrations (0 %, 1 %, 10 %, 50 %, 100 %) of polyhexanide, hydrogen peroxide and povidone-iodine were added for 5 minutes. Afterwards, the solution was removed and the chondrocytes were cultured for 24 hours. Subsequently the vitality and proliferation rate (DNA synthesis) were analysed with the WST-1 and BrdU tests. Results: 1 % povidone-iodine and 1 % hydrogen peroxide solutions significantly (p = 0.001) decreased the chondrocyte vitality as compared to our control group. There was no significant difference (p = 0.71) after the application of 1 % polyhexanide in the vitality ratios. A significant decrease in vitality was also observed after the application of 10 % polyhexanide solution (p = 0.001). Application of 1 % povidone-iodine solution, 1 % hydrogen peroxide solution and 10 % polyhexanide revealed a decrease in the metabolic cell activity of 80 % compared to our control group, whereas the activity was 65 % (p = 0.026) compared to the control group after application of 1 % polyhexanide solution. Conclusion: Our results demonstrate the chondrotoxic effect of the tested antiseptic solutions in clinical used concentrations within short time points. Polyhexanide in a low concentrated solution (1 %) was the antiseptic with the lowest influence on the vitality and the DNA synthesis of chondrocytes. Thus, this antiseptical solution seemed to be the best choice for intra-articular application. But overall, our study showed general limitations for the intra-articular use of local antiseptics.

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Dr. Jens Schaumburger

Klinik und Poliklinik für Orthopädie – Lehrstuhl für Orthopädie der Universität Regensburg
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