Project

Discipline

Prosthetic vascular graft infection; Prosthetic valve endocarditis; Broad range PCR; Negative pressure wound therapy; Biofilm

Lead
Infektionen von kardialen Fremdkörpern
Lay summary
Gefässprothesen und künstliche Herzklappen werden im Zuge der älter werdenden Bevölkerung zunehmend implantiert. Mit unserem Forschungsprojekt wollen wir Infektionen erforschen, die im menschlichen Körper ausgehend von diesen Kunstmaterialien entstehen. Dabei setzen wir auf die enge Zusammenarbeit zwischen Infektiologen, Herz-/Gefässchirurgen, Kardiologen, Mikrobiologen, Radiologen und von Grundlagenforschern. Basierend auf der seit März 2013 bestehende Infrastruktur zum Studium der vaskulären Gefässprothesen werden wir Langzeitergebnisse von Komplikationen nach Gefässprotheseneinbau studieren. Wir werden bestehende diagnostische Kriterien für Gefässprotheseninfektionen validieren, und die Inzidenz und die Risikofaktoren für Gefässprotheseninfektionen eruieren. Weiter sind Analysen zur Mortalität nach Gefässprotheseninfektion und zur optimalen Behandlungsmethode vorgesehen. Die Dauer der antiinfektiven Therapie wird bereits jetzt mittels PET/CT festgelegt, und die Validität dieser Methode soll wissenschaftlich untersucht werden. Weiter planen wir die Genauigkeit von PET / Angio-CT und MRT zur Diagnose von Gefässprotheseninfektionen zu vergleichen. Mit unserem zweiten Ziel planen wir die Antibiotika-Prophylaxe in der Gefäßchirurgie und Herz-Kreislauf zu optimieren. Im Interesse der Sicherheit der Patienten, werden wir eingehende Untersuchungen im Operationssaal machen. Ein besonderer Fokus auf soll auf Wasser-übertragene Krankheitserreger gelegt werden, welche in Geräten enthalten sind, die Wasser für die Wartung (zB Heizungskühler-Einheiten) benötigen. In Folge der Hypothese der Umweltübertragung als Risiko für Implantatinfektionen werden wir prospektiv die Mikrobiologie und Histopathologie von allen Patienten mit Prothesenendokarditis und kardialen Wundinfektionen analysieren. Mit dem dritten Ziel werden wir translationale Forschungsprojekte zu Biofilm-vermittelten Herz-Kreislauf-Infektionen durchführen.

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Last update: 23.12.2015

Active participation

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This research project addresses prosthetic vascular graft infection and prosthetic valve endocarditis. We believe that we are privileged to continue this collaborative and interdisciplinary project at the University hospital Zurich (USZ) because of (1) the existing very close collaboration between cardiologists, vascular and cardiovascular surgeons, hospital epidemiology and infectious disease specialists with comprehensive surveillance possibilities, and established antimicrobial stewardship and infection control programs; (2) experience with patient orientated databases; (3) a dedicated team of vascular and cardiovascular surgeons with interest in septic surgery; (4) the high experience of our cardiologists in the use of the most modern echocardiographic technologies; (5) a highly experienced nuclear medicine team familiar with the use and interpretation of PET/CT scans; and (6) an established research group in experimental bacteriology to perform translational research on the microbiology and the pathogenesis of biofilm-mediated vascular graft infections and prosthetic valve endocarditis. With the first aim we will broaden our research infrastructure to study all cardiovascular foreign body infections, i.e. extend the ongoing data collection of VASGRA, and also include cardiac prosthesis material infections. We will continue our established SNF-funded prospective enrolment of all patients who receive a vascular graft at the University Hospital of Zurich (VASGRA Cohort A). Patients with a prosthetic vascular graft infection will be included in VASGRA Cohort B as outlined in the last grant application. In addition, we will newly start a systematic data collection on patients with prosthetic valve endocarditis, in close collaboration with our cardiologists and cardiovascular surgeons. We already established a biobank with the collection of tissue- and blood samples of patients with cardiac and vascular prosthetic material infections. With the second aim we will investigate different research questions on prosthetic material infections and on patient safety. We will determine risk factors and best treatment strategies for prosthetic vascular graft infections. In addition, we will validate diagnostic criteria for prosthetic vascular graft infections. We will determine the accuracy of PET/angio-CT and MRI for the diagnosis of prosthetic vascular graft infections, and the role of PET/CT versus angio-CT for the assessment of treatment response. We will determine the bacterial diversity of vascular wound infections using 16s rRNA amplification. Here, we will also study the impact of negative pressure wound therapy alone or with instillation on bacterial diversity in the treatment course of prosthetic vascular graft infections. We will optimize antibiotic prophylaxis in vascular and cardiovascular surgery. In the interest of patient safety, we will perform in-depth investigations in the operating theater with a special focus on transmission of water-borne pathogens from devices that use water for maintenance (eg heater-cooler units). In consequence of the hypothesis of environment transmission as a risk for implant infections we will prospectively assess the microbiology and histopathology of patients with prosthetic valve endocarditis and sternal wound infections undergoing redo cardiac surgery. With the third aim we will perform translational research projects on biofilm-mediated cardiovascular infections. We will assess effects of protein synthesis inhibitors on staphylococcal DNase activity, biofilm formation, and persistence on various surfaces including medical endovascular grafts currently used in clinics (polyester/ PTFE grafts). We will also assess effects of antibiotics known to interfere with biofilms such as rifampicin and daptomycin on S. aureus DNase activity and subsequently on biofilm formation and persistence. Since mycobacterial prosthetic valve endocarditis and prosthetic vascular graft infections are mostly recalcitrant to currently used antimicrobial agents we plan to assess the efficacy of different antimicrobial agents in a mycobacteria specific biofilm model.