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DOI: 10.1055/s-0031-1296759
Untersuchung der Toxizität von Polyvinyl-Pyrrolidon-Jod an fibroblastären Zellen (BALB-3T3) und primären humanen Knorpelzellen
Publication History
Publication Date:
22 December 2011 (online)
Zusammenfassung
Polyvinyl-Pyrrolidon-Jod (Polyvinyl-Pyrrolidon-Jod-Komplex, PVP-Jod, CAS 25655-41-8) ist wegen seines breiten anti-mikrobiellen Wirkungsspektrums und des vergleichsweise geringen Allergierisikos ein weitverbreitetes Antiseptikum, das bereits klinisch zur Spülung offener Gelenke eingesetzt wird, um Entzündungen vorzubeugen.
Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien und Untersuchungen an Organkulturen liefern widersprüchliche Ergebnisse über die knorpelschädigende Wirkung von PVP-Jod. In-vitro-Untersuchungen über den Einfluss von PVP-Jod auf Knorpelzellkulturen liegen derzeit nicht vor. Ziel dieser Studie war es deshalb, die Wirkung von PVP-Jod auf das Zellwachstum und die Stoffwechselaktivität humaner Knorpelzellen in verschiedenen Konzentrationen und bei unterschiedlichen Expositionszeiten zu untersuchen.
Zunächst wurden an fibroblastären Zellen (BALB3T3) mittels Vitalitätstest (MTT-Test) und Proliferationstest (BrdU-ELISA) geeignete Konzentrationen und Einwirkungszeiträume identifiziert, mit denen der Einfluss von PVP-Jod auf die Proteoglykan- und DNA-Synthese von primären humanen Knorpelzellen untersucht wurde.
Konzentrationen bis 1 % PVP-Jod hatten keinen Einfluss auf die Proteoglykan- und DNA-Synthese von Knorpelzellen nach Inkubation über 30 min. Eine Einwirkungsdauer von 24 h hatte ab 0,2 % PVP-Jod einen deutlich hemmenden Effekt auf die DNA- und Proteoglykansynthese. Die DNA-Syntheserate war allerdings schon nach 10-minütiger Inkubation mit 0,2 % PVP-Jod beeinträchtigt und mit 1 % PVP-Jod vollständig gehemmt. BALB3T3 reagierten empfindlicher als Knorpelzellen. Die Vitalität und Proliferationsrate war nach gleicher Einwirkungsdauer schon bei 0,5 % PVP-Jod völlig gehemmt. Allerdings erholten sich die Zellen bereits 24 h nach 30-minütiger Inkubation mit 0,5 bzw. 1 % PVP-Jod wieder. Nach Einwirkung von 5 % PVP-Jod erholten sich die Zellen nicht mehr.
Zusammenfassend sprechen die Ergebnisse für eine kurze Anwendung (30 min) von PVP-Jod in geringen Konzentrationen (< 1 %) und ergänzen damit Ergebnisse aus Studien über die antimikro-bielle Wirksamkeit geringer PVP-Jod-Konzentrationen und deren Wirksamkeit bei der Behandlung des durch Mikroorganismen geschädigten Gewebes.
Summary
Study of the Toxicity of Povidone-Iodine for Fibroblast-like Cells (BALB-3T3) and Primary Human Chondrocytes
Povidone-iodine (polyvinyl-pyrrolidone-iodine complex, PVP-iodine, CAS 25655-41-8) is a commonly used antiseptic because of its broad spectrum of antimicrobial effect and its comparatively low allergic risk. It is also used for open joint lavage.
Animal and organ culture studies provide controversial results about the risk of cartilage damage due to povidone-iodine. There is a paucity of in vitro study data concerning the effect of povidone-iodine on chondrocyte cultures are still missing. The aim of this study was therefore to investigate the effect of different concentrations and exposition times of povidone-iodine on cell growth and differentiation of human chondrocytes.
Using of a vitality test (MTT) and a proliferation assay (BrdU) in the fibro-blast-like cell line BALB3T3, suitable concentrations and incubation times were identified to investigate the influence of povidone-iodine on proteoglycan synthesis and DNA synthesis of primary human chondrocytes.
Concentrations of up to 1 % povidone-iodine had no significant effect on proteoglycan and DNA synthesis of chondrocytes after incubation for 30 min. An incubation time of 24 h did not inhibit DNA- and proteoglycan synthesis, until a concentration of 0.2 % povidone-iodine was used. DNA synthesis rate was impaired after 10 min incubation with 0.2 % and fully inhibited with 1 % povidone iodine. BALB3T3 reacted more sensitively than chondrocytes. Vitality and proliferation rate were fully inhibited at a concentration of 0.5 % after the same exposition time. However, cells recovered 24 h after 30 min incubation with 0.5 % povidone-iodine. After incubation with 5 % povidone iodine cells did not recover.
From the results it can be concluded that low concentrations of povidone-iodine (< 1 %) and short incubation times (< 30 min) have no damaging influence on chondrocytes. Previous studies have reported the antimicrobial effectiveness of low concentrations of povidone-iodine on the reduction of tissue damage by microorganisms. Data from previus studies and the current findings from this investigation support the clinical use of povidone-iodine at low concentrations and short incubation times for antiseptic treatment of cartilage tissues.