Aerococcus urinae – A potent biofilm builder in endocarditis

The diagnosis of infective endocarditis (IE) remains a challenge. One of the rare bacterial species recently associated with biofilms and negative cultures in infective endocarditis is Aerococcus urinae. Whether the low number of reported cases might be due to lack of awareness and misidentification, mainly as streptococci, is currently being discussed. To verify the relevance and biofilm potential of Aerococcus in endocarditis, we used fluorescence in situ hybridization to visualize the microorganisms within the heart valve tissue. We designed and optimized a specific FISH probe (AURI) for in situ visualization and identification of A. urinae in sections of heart valves from two IE patients whose 16S rRNA gene sequencing had deteced A. urinae. Both patients had a history of urinary tract infections. FISH visualized impressive in vivo grown biofilms in IE, thus confirming the potential of A. urinae as a biofilm pathogen. In both cases, FISH/PCR was the only method to unequivocally identify A. urinae as the only causative pathogen for IE. The specific FISH assay for A. urinae is now available for further application in research and diagnostics. A. urinae should be considered in endocarditis patients with a history of urinary tract infections. These findings support the biofilm potential of A. urinae as a virulence factor and are meant to raise the awareness of this pathogen

New aspects of the surgical therapy for active infective endocarditis

1\. Chirurgische Therapie der aktiven infektiösen Rechtsherzendokarditis Die chirurgische Therapie der isolierten, aktiven infektiösen RHE und der RHE mit zusätzlicher Linksherzbeteiligung kann unter Berücksichtigung der im DHZB auf drei Prinzipien basierenden chirurgischen Strategie mit sehr guten frühen, mittel- und langfristigen Überlebensraten durchgeführt werden kann. Dabei zeigen RHE-Patienten mit einer zusätzlichen Linksherzbeteiligung ein signifikant schlechteres postoperatives Outcome. Sie weisen im Vergleich zu Patienten mit einer isolierten RHE nicht nur eine Endokarditis im fortgeschritteneren Stadium auf, sondern sind bei Aufnahme auch kritisch kränker: Sie müssen öfter als Notfälle operiert werden und haben eine signifikant höhere Prävalenz an präoperativ hämodynamischer Instabilität und hochdosierter Katecholamintherapie. Zusätzlich findet sich bei diesen Patienten intraoperativ häufiger eine Abszessbildung in Trikuspidal-, Aorten- und Mitralklappenposition. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass das frühe Überleben verbessert werden kann, wenn RHE-Patienten vor Entwicklung einer Linksherzbeteiligung oder einer hämodynamischen Instabilität operiert werden können. Bei Patienten mit einer schweren, isolierten Trikuspidalklappenendokarditis und bei denen mit einer zusätzlichen Linksherzbeteiligung erzielen Rekonstruktionstechniken exzellente Ergebnisse in Bezug auf Überleben, frühe und langfristige Endokarditisrezidive und Klappendichtigkeit. Somit sollte die TKR prinzipiell immer als primäres chirurgisches Ziel bei RHE-Patienten in Betracht gezogen werden. Wir empfehlen, dass bei einer gut umschriebenen Endokarditisvegetation oder einem lokalisierten Endokarditisherd auf einem der Trikuspidalklappensegel bei sonst normaler Klappenanatomie eine Vegetektomie mit anschließender TKR durchgeführt wird, unabhängig davon, ob Patienten eine zusätzliche Linksherzbeteiligung aufweisen. Dabei ermöglicht unsere chirurgische Technik der posterioren Annuloplastie mit autologem oder homologem Perikard eine vollständige Infektsanierung ohne Implantation von Fremdmaterial und geht mit einer niedrigen Reinfektionsrate einher. Sie wurde in den neuesten ESC-Guidelines von 2009 als Empfehlung übernommen. Ein TKE sollte nur dann durchgeführt werden, wenn nach Debridement des gesamten infektiösen Gewebes das Restmaterial die Rekonstruktion einer kompetenten Trikuspidalklappe nicht mehr erlaubt. Es wird eine frühe chirurgische Therapie der Trikuspidalklappenendokarditis empfohlen, bevor sich eine extensive Klappenzerstörung, eine Ausdehnung der Infektion über die Klappensegel hinaus und eine zusätzliche Linksherzbeteiligung entwickeln kann. 2\. Aortenwurzelersatz mit kryopräservierten Homografts 2.1. Vergleich von NVE- und PVE-Patienten Die chirurgische Therapie der aktiven infektiösen Aortenwurzelendokarditis bei NVE- und PVE-Patienten kann in Anbetracht des präoperativen Schweregrades der Erkrankung mit zufriedenstellenden frühen und langfristigen Überlebensraten durchgeführt werden. Im Vergleich beider Patientengruppen gibt es ein signifikant besseres Überleben von NVE-Patienten, wobei der Unterschied im Überleben durch verschiedene Frühmortalitätsraten (≤ 30 Tage) dieser Hochrisikopatienten manifest wird. Im Vergleich zu NVE- sind PVE-Patienten signifikant älter, weisen eine Endokarditis in fortgeschrittenerem Stadium auf und sind präoperativ kritisch kränker. PVE- Patienten zeigen eine höhere Prävalenz an Niereninsuffizienz, Hautembolien und Staphylokokken-Infektionen. Bei ihnen findet sich intraoperativ häufiger eine perinannuläre Abszessbildung, die eine negative Korrelation zum Überleben aufweist. Zudem ist die abszessbedingte Aortenwurzelzerstörung bei PVE- Patienten schwerwiegender und führt zu einer höheren Rate an aortoventrikulären Dehiszenzen. In einer gesonderten Studie werden präoperativer Aufnahmestatus und Gründe für das frühe Versterben dieser Patienten näher untersucht werden müssen. Ziel muss es sein, Prädiktoren der Frühmortalität zu finden, deren Vermeidung eventuell zu einer Verbesserung der frühen Überlebensraten führen kann. 2.2. Chirurgische Strategie und Bedeutung der Homografts bei der Behandlung der aktiven infektiösen Aortenwurzelendokarditis Unserer Meinung nach sind Homografts die am besten geeigneten Prothesen zur Behandlung der aktiven infektiösen Aortenwurzelendokarditis mit assoziierter periannulärer Abszessbildung und aortoventrikulärer Dehiszenz bei NVE- und PVE- Patienten. Der Aortenwurzelersatz mit Homografts ermöglicht eine komplette Infekteradikation durch radikale Exzision des infizierten Aortenannulus bzw. der Aortenwurzel. Die folgende Rekonstruktion des LVOT wird dadurch begünstigt, dass der muskuläre Cuff und das anhängende anteriore Mitralklappensegel der Homografts sehr gute Naht- und Rekonstruktionsmöglichkeiten bieten. Zudem besitzen Homografts eine natürliche Biokompatibilität gegenüber Infektionen. Zu beachten ist, dass jüngeres Patientenalter bei der Homograft-Erstimplantation als wichtigster Prädiktor für die Entwicklung einer strukturellen Homograft- Degeneration gilt, deren Risiko sich im Langzeitverlauf erhöht. Eine Homograft-Reoperation nach Aortenwurzelersatz stellt dabei aufgrund ihrer Komplexität und der perioperativen Morbidität der Patienten eine große chirurgische Herausforderung dar. Wir empfehlen unsere chirurgische Strategie des radikalen Debridements von allem infiziertem Gewebe und der Vermeidung von künstlichem Fremdmaterial im infizierten Areal in Kombination mit der Verwendung von Homografts, weil sich dieses Vorgehen in einer niedrigen Endokarditisrezidivrate im Früh- und Langzeitverlauf widerspiegelt und zu signifikant höheren Überlebensraten als in vergleichbaren Studienpopulationen mit xenoprothetischen Klappenersätzen führt. Die genaue Analyse von Studien, die die Überlegenheit der Homografts bei der Behandlung der AIE in Frage stellen, zeigt, dass die meisten Untersuchungen aufgrund ihrer kleinen und heterogenen Patientenpopulation, der geringen Inzidenz an Abszessbildung und des kleinen Follow-up in ihrer Aussagekraft stark limitiert sind und unserer Meinung nach dadurch die jeweiligen Studienschlussfolgerungen und chirurgische Empfehlungen sehr kritisch anzusehen sind. Mehr als 47 Jahre nach seiner klinischen Einführung stellt der Homograft in unserer Klinik immer noch das Klappensubstitut der ersten Wahl für diese Hochrisikopatienten dar. 3\. Stellenwert der Shelhigh®-Bioprothesen in der Behandlung der AIE Shelhigh®-Bioprothesen können bei NVE- und PVE-Patienten mit sehr guten frühen und mittelfristigen klinischen Ergebnissen eingesetzt werden. Die niedrige Reinfektionsrate und Freiheit von Reoperation aufgrund von Reinfektion und klappenbedingtem Versagen sowie die gute postoperative Hämodynamik sind mit den im DHZB erzielten frühen Ergebnissen nach Homograft-Implantation vergleichbar. Wir empfehlen Shelhigh®-Bioprothesen deswegen zur Implantation bei AIE-Patienten, da sie komplett aus biologischem Material bestehen und wie Homografts kein künstliches Fremdmaterial auf der Oberfläche besitzen, das potentiell infiziert werden könnte. Sie entsprechen damit absolut unserer chirurgischen Strategie der Minimierung von künstlichem Fremdmaterial im infizierten Areal. Zudem zeichnen sie sich durch ein problemloses intraoperatives Handling, einer einfachen Implantationstechnik und einer ständig möglichen Verfügbarkeit aus. Diese ersten vielversprechenden Ergebnisse über einen Zeitraum von 7 Jahren müssen jedoch im Langzeitverlauf validiert werden. Dazu wird eine neue Studie mit einer höheren Patientenanzahl und einem größeren Follow-up nötig sein. 4\. Zeitpunkt der Operation Das Überleben korreliert hochsignifikant mit der Operationsdringlichkeit. AIE- Patienten, die wegen einer hämodynamischen Instabilität oder septischen Schocksituation als Notfall operiert werden müssen, haben im Vergleich zu denen, die dringlich operiert werden können, ein signifikant schlechteres Outcome. Die Gesamtbetrachtung unserer Analyse der verschiedenen Einflussfaktoren zum Überleben nach chirurgischer Therapie der AIE zeigt, dass das frühe Überleben deutlich verbessert würde, wenn Patienten vor Auftreten von endokarditisbedingten Komplikationen zur Operation gelangten. Bei Patienten, bei denen es zu einer lokalen und systemischen Ausbreitung der Infektion gekommen ist, wie z.B. bei Doppelklappenendokarditis oder Abszessbildung, findet sich ein signifikant schlechteres Überleben. Trotz erfolgreicher Operation verbleiben früh verstorbene Patienten weiterhin in einer septischen Kreislaufsituation und versterben dann überwiegend am septischen MOF. Wir empfehlen daher eine frühe chirurgische Therapie von AIE- Patienten vor Manifestation eines kardiopulmonalen Versagens, eines septischen Schocks, einer Abszessbildung oder Ausdehnung der Infektion auf mehrere Klappen. Eine auf die späte Einweisung der Patienten zurückzuführende Verzögerung der chirurgischen Therapie führt dabei immer zu schlechteren Ergebnissen. 5\. Chirurgische Therapie der aktiven infektiösen Mitralklappenendokarditis 5.1. Outcome von MKE-Patienten MKE-Patienten haben im Vergleich zu MKR-Patienten ein hochsignifikant schlechteres Outcome in Bezug auf Früh- und Spätmortalität. Verglichen mit MKR-Patienten zeigen MKE- Patienten eine Endokarditis im fortgeschritteneren Stadium und sind bei Aufnahme kritisch kränker: Sie haben eine signifikant höhere Prävalenz an fortgeschrittener kardialer Dekompensation, hochdosierten Katecholaminen, Lungenödem und künstlicher Beatmung und müssen häufiger als Notfälle operiert werden. Paravalvuläre Abszessbildung und PVE gehen bei MKE-Patienten zudem mit einem signifikant schlechteren Verlauf einher. Als unabhängige Risikofaktoren der Frühmortalität mit den höchsten OR werden präoperative Notwendigkeit der künstlichen Beatmung, Mitralklappenabszess und PVE definiert. Die Gesamtbetrachtung dieser Ergebnisse zeigt unserer Meinung nach eindeutig, dass das frühe Überleben von Patienten mit einer aktiven infektiösen Mitralklappenendokarditis verbessert werden kann, wenn sie rechtzeitig zur Operation gelangen und vor Entwicklung von durch endokarditisbedingten Komplikationen wie z. B. kardiales oder pulmonales Versagen, septischer Schock oder Abszessbildung operiert werden können. Es wird daher eine frühe chirurgische Therapie der Mitralklappenendokarditis empfohlen, bevor sich eine extensive Klappenzerstörung und eine Ausdehnung der Infektion über die Klappensegel hinaus entwickeln kann. 5.2. Outcome von MKR-Patienten Die MKR bei Patienten mit einer aktiven infektiösen Mitralklappenendokarditis geht, verglichen mit dem MKE, mit einem signifikant besseren Früh- und Langzeitüberleben einher. Sie zeigt eine niedrige Operationsmortalität und bietet nicht nur ein gutes Früh- und Langzeitüberleben, sondern zeigt auch gute Ergebnisse bezüglich der Freiheit von Reoperation aufgrund von Reinfektion oder klappenbedingtem Versagen. Wenn das gesamte infizierte Gewebe reseziert werden kann und das verbleibende Material die Rekonstruktion einer kompetenten Mitralklappe erlaubt, sollte, in Anlehnung an die allgemeinen Empfehlungen für Mitralklappenchirurgie, auch bei Patienten mit einer aktiven infektiösen Mitralklappenendokarditis primär immer eine MKR versucht und ein MKE nur dann durchgeführt werden, wenn eine Rekonstruktion nicht möglich ist. 6\. Prädiktoren der Frühmortalität (≤ 30 Tage) Der präoperative Aufnahmestatus ist prädiktiv für das Outcome der Patienten in der frühen postoperativen Phase (≤ 30 Tage). Die Uni- und Multivariatanalysen aller unserer durchgeführten Studien zeigen die höchsten OR vor allem für diejenigen Variablen, die den präoperativen Aufnahmestatus der Patienten beschreiben. Präoperative Entwicklung eines septischen Schocks, präoperative Notwendigkeit einer Beatmung und hochdosierte Katecholamintherapie als Folge kardiopulmonaler Dekompensation sowie Notfalloperationen. Obwohl die herzchirurgische Therapie nur bei ca. einem Drittel der behandelten Patienten nötig ist, zeigen unsere Analysen, dass oben genannten Variablen verändert werden müssen, um demzufolge die Frühmortalität reduzieren zu können. Dies bedeutet zum einen, dass Kollegen, die diese Hochrisikopatienten behandeln, so früh wie möglich endokarditisspezifische, klinische Begleiterscheinungen sowie beginnende Komplikationen der NVE und PVE erkennen müssen, um eine Verzögerung der chirurgischen Therapie zu vermeiden, die mit einer signifikanten Zunahme der Morbidität und Operationsmortalität einhergeht. Zum anderen müssen Patienten, entgegen der angewandten Praxis, vor Entwicklung von endokarditisbedingten Komplikationen zur Operation überwiesen und dann schnellstmöglich operiert werden. Dazu müssen Patienten nicht nur frühzeitig einer herzchirurgischen Einheit vorgestellt werden, sondern zusätzlich ist auch ein enges interdisziplinäres Zusammenarbeiten verschiedener Spezialisten wie Internisten, Kardiologen, Mikrobiologen, Intensivmediziner und Herzchirurgen nötig, um eine individuelle, für den einzelnen Endokarditispatienten maßgeschneiderte Therapiestrategie entwickeln zu können.Homograft aortic root replacement (ARR) in active infective endocarditis (AIE) with periannular abscess formation shows satisfactory early and long-term results with significantly better survival in native than in prosthetic endocarditis. It enables complete eradication of the infection by radical excision, replacement of all infected tissue of the aortic annulus and aortic root and reconstruction of the LVOT, especially in severe destructive endocarditis with aorto-ventricular dehiscence. Homograft ARR is associated with a low endocarditis recurrence rate. The risk of SVD increases over time, especially in young patients, and reoperation remains a challenge. Even more than 45 years after its clinical introduction homograft ARR remains the preferred valve substitute in AIE with periannular abscess formation in our institution. Further results of this study are: Surgery for rights-sided endocarditis, mitral valve endocarditis, predictors of early mortality, evaluation of a new bioprosthesis and time of operation in patients with active infective endocarditis

Complex Cardiac Surgery on Patients with a Body Weight of Less Than 5 kg without Donor Blood Transfusion

Performing safe cardiac surgery in neonates or infants whose parents are Jehovah's Witnesses is only possible in a coordinated team approach. An unconditional prerequisite is a cardiopulmonary bypass (CPB) circuit with a very low priming volume to minimize hemodilution. In the past decade, we have developed a functional blood-sparing approach at our institution. The extracorporeal circuit was miniaturized. This had to be recently adapted, faced with a challenge associated with the switch to high-volume crystalloid cardioplegia. A filtration circuit was added. Here, we report an open heart surgery on three consecutive children of Jehovah's Witness parents with a body weight of 2.7, 4.5, and 4.8 kg, respectively. Procedures consisted of one arterial switch operation and two repairs of complete atrioventricular septal defects. Our static priming volume of less than 90 mL resulted in a nadir hematocrit during CPB of 27.7% (Hb 8.9 g/dL) in a patient which happened to have the lowest body weight of 2.7 kg. The two other patients had their lowest hematocrit at 31.4% (Hb 10.2 g/dL). The three children could be treated without any kind of transfusion of blood which had left the circulation or its extensions, in accordance with the parents' wishes, and enjoy favorable outcomes without transfusion of blood products during their entire hospital stay

Tricuspid valve dysfunction and surgery after orthotopic cardiac transplantation

Objective: The study examines the prevalence of tricuspid regurgitation and biopsy-induced flail tricuspid leaflets after orthotopic heart transplantation and evaluates the results of the tricuspid valve surgery. Methods: By a computerized search of the databases 647 of 889 patients who survived heart transplantation for more than 30 days were identified for this study. The primary tool for rejection monitoring in our institution is the daily observation of intramyocardial ECG (IMEG) based on day-by-day changes of the maximal QRS complex amplitude. Endomyocardial biopsy with 45-cm-long sheath bioptome was performed only in doubtful IMEG and echocardiographic data and at times of annual routine heart catheterization. Tricuspid regurgitation was diagnosed clinically and by echocardiography as mild, moderate and severe. Eleven patients received prosthetic valve replacements (four bioprostheses and seven mechanical valves) and six patients underwent valve reconstruction. The choice of xenograft valve was dictated by the condition of renal function. Patient survival and incidence of tricuspid regurgitation and freedom from operation for severe tricuspid regurgitation were analyzed with Kaplan–Meier method. Results: The prevalence of tricuspid regurgitation was 20.1%. Mild and moderate tricuspid regurgitation was seen in 14.5 and 3.1% of the patients, respectively, who were responsive to medical therapy and remained clinically stable in NYHA class I–II. Severe tricuspid regurgitation was seen in 16 (2.5%) patients who presented signs of an acute right heart dysfunction. Tricuspid valve pathology at operation revealed biopsy-induced rupture of the Chordae tendineae at various valve segments mostly the anterior and posterior leaflets. There was one hospital death (≪30 day) and five late deaths due to infection, arrhythmia and trauma and no procedural-related or directly cardiac related death. Ten patients (62.5%) are alive at a mean follow-up time of 29.9 months (range 4–81 months) and nine survivors are in NYHA class I–II and one in class III. Conclusions: Severe tricuspid regurgitation in transplanted hearts is associated mainly with biopsy-induced injury or endocarditis. Other regimes of rejection monitoring may help to eliminate this complication. Apart from our preference of valve repair, the choice of valve substitute may be influenced by the presence or the prospect of chronic renal failure. Heart transplant patients can safely undergo valve surgery with acceptable mortality, low morbidity and excellent intermediate-term clinical results. Mild to moderate functional tricuspid regurgitation is responsive to medical therapy and non-progressive and occur in 17.6% of orthotopic transplanted hearts without having a detrimental effect on the right ventricular performance

Three dimensional transesophageal echocardiography: a missing link in infective endocarditis imaging?

The role of two dimensional (2D) echocardiography (ECHO) for the diagnosis and clinical decision making in infective endocarditis (IE) has been extensively studied and described in the medical literature. Some reports have demonstrated the incremental value of three dimensional (3D) transesophageal (TE) ECHO in the setting of IE. However, a systematic review focusing on the role of 3D imaging is lacking. In this manuscript, we examine the role of 3D TE ECHO in the diagnosis of IE. IE is a challenging disease in which 2D transthoracic (TT) and TE ECHO have complementary roles and are unequivocally the mainstay of diagnostic imaging. Still, 2D imaging has important limitations. Technological advances in 3D imaging allow for the reconstruction of real-time anatomical images of cardiac structure and function. 3D imaging has emerged as a diagnostic technique that overcame some of the limitations of 2D ECHO. Currently, both transthoracic and transesophageal echocardiography transducers are able to generate 3D images. However, 3D TE ECHO provides images of a higher quality in comparison to 3D TT ECHO, and is the best echocardiographic modality able to allow for a detailed anatomical imaging. 3D TE ECHO may represent the key adjunctive echocardiographic technique being able to positively impact on IE-related surgical planning and intervention and to facilitate the interaction between the surgeon and the imaging specialist. Importantly, 3D TE ECHO is not the recommended initial modality of choice for the diagnosis of IE; however, in highly specialized centers, it has become an important complementary technique when advanced surgical planning is required. Furthermore, anatomical imaging has become the link between the different techniques that play a role in IE imaging. In fact, both computed tomography and magnetic resonance allow three dimensional reconstruction. An important future goal should allow for the fusion among various imaging modalities. Our review highlights the role of 3D TE ECHO in IE imaging and emphasize where it offers incremental value

Characterization of three novel pathogenic SLC40A1 mutations and genotype/phenotype correlations in 7 Italian families with type 4 hereditary hemochromatosis

Mutations of SLC40A1 encoding ferroportin (Fpn), the unique cellular iron exporter, severely affect iron homeostasis causing type 4 hereditary hemochromatosis, an autosomal dominant iron overload condition with variable phenotypic manifestations. This disease can be classified as type 4A, better known as “ferroportin disease”, which is due to “loss of function” mutations that lead to decreased iron export from cells, or as type 4B hemochromatosis, which is caused by “gain of function” mutations, conferring partial or complete resistance to hepcidin-mediated Fpn degradation. In this work, we discuss clinical and molecular findings on a group of patients in whom a SLC40A1 single copy missense variant was identified. Three novel variants, p.D181N, p.G204R and p.R296Q were functionally characterized. Fpn D181N and R296Q mutants can be classified as full or partial loss of function, respectively. Replacement of G204 with arginine appears to cause a more complex defect with impact both on iron export function and hepcidin sensitivity. This finding confirms the difficulty of predicting the effect of a mutation on the molecular properties of Fpn in order to provide an exhaustive explanation to the wide variability of the phenotype in type 4 hereditary hemochromatosi