Infective Endocarditis: Etiology, Pathogenesis, Classification, Diagnosis, and Treatment Methods

Инфекционный эндокардит (ИЭ) — это потенциально жизнеугрожающее заболевание, связанное с воспалением эндокарда, преимущественно клапанного аппарата сердца, вызванное микробной инвазией. Несмотря на развитие антибактериальной терапии и современных методов визуализации, процент смертности от общего числа заболевших остается высоким.

Epidemiology

Частота инфекционного эндокардита варьирует от 3 до 15 случаев на 100 000 населения в год. Заболеваемость возрастает с возрастом: пик приходится на лиц старше 60 лет, что связано с накоплением факторов риска, таких как клапанные протезы, сердечные импланты, хронические заболевания и частые медицинские вмешательства. Мужчины болеют примерно в 2 раза чаще, чем женщины.

В последние десятилетия произошел сдвиг в эпидемиологическом профиле: вместо пациентов с ревматическими пороками сердца и лиц, употребляющих внутривенные наркотики, теперь преобладают пациенты пожилого возраста, часто с имплантированными клапанами, протезами и кардиостимуляторами.

Etiology

Причиной развития ИЭ могут быть различные микроорганизмы.

• Staphylococcus aureus is the leader in frequency, especially in hospital-acquired IE and in drug addicts.
• Streptococcus viridans — классические возбудители при поражении нативных клапанов у пациентов без очевидных факторов риска.
• Enterococcus spp. – significant in elderly patients, often associated with urogenital interventions.
• Coagulase-negative staphylococci are frequent causative agents in prosthetic valve infections.
• HACEK-группа, грибы, грамотрицательные палочки и другие — встречаются реже

Risk factors include the presence of artificial valves, pacemakers, previous IE, heart defects, intravenous drug use, and chronic hemodialysis.

Pathogenesis

The pathogenesis of infective endocarditis involves several consecutive links:

1. Повреждение эндотелия клапанов (например, при турбулентном кровотоке) → экспонирование внеклеточного матрикса.
2. Адгезия тромбоцитов и фибрина → формирование стерильного тромба (небактериальный тромботический эндокардит).
3. Микробная инвазия — при транзиторной бактериемии микроорганизмы колонизируют тромб.
4. Образование вегетаций — плотные скопления фибрина, клеток воспаления и бактерий, защищенные от иммунного ответа и антибиотиков.
5. Деструкция клапанных структур и возможная эмболизация → системные осложнения, сепсис, острая сердечная недостаточность. 

Иммунные механизмы также вносят вклад в развитие осложнений, таких как васкулиты и гломерулонефриты.

The key step is the formation of vegetations that promote persistence of infection and the development of embolic complications.

Classification of infective endocarditis

Clinical Manifestations

Симптоматика ИЭ вариабельна и может включать как неспецифические симптомы, так и жизнеугрожающие состояния.

• Общие симптомы: лихорадка, потливость, утомляемость, похудание.
• Сердечные признаки: новый или измененный шум, признаки сердечной недостаточности.
• Эмболические осложнения: инсульт, ишемия конечностей, инфаркты внутренних органов.
• Иммунные проявления: пурпура, узелки Ослера, пятна Джейнуэя, гломерулонефрит.
• Поражение проводящей системы: блокады, аритмии.
• При тяжелом течении ИЭ возможно развитие септического шока и полиорганной недостаточности.
• При протезном эндокардите аускультативные шумы могут быть менее выражены, чаще развивается перианнулярная инфекция — абсцессы, псевдоаневризмы, фистулы.

Diagnosis of infective endocarditis

Laboratory Methods:

• Общий анализ крови: анемия нормоцитарная, лейкоцитоз, тромбоцитопения.
• СОЭ, CRP: значительное повышение.
• Прокальцитонин: может быть умеренно повышен.
• Почечные показатели: повышение креатинина (гломерулонефрит, эмболия).
• Гемокультуры: не менее трех проб с интервалом не менее 30 мин до начала антибиотиков (до 95 % чувствительности).
• Серология/ПЦР: при культура-отрицательном ИЭ (Bartonella, Coxiella, Brucella и др.).

Instrumental methods:

• ЭхоКГ (чреспищеводная ЭхоКГ предпочтительнее, чем трансторакальная): выявляет вегетации, абсцессы, псевдоаневризмы, перфорации, протезную дисфункцию. Чувствительность чреспищеводной ЭхоКГ составляет более 90 %.
• КТ: позволяет выявить абсцессы, псевдоаневризмы, эмболии и осложнения инфекционного эндокардита.
• ПЭТ-КТ: обнаруживает участки активного воспаления и инфекции; особенно ценен при протезном эндокардите и наличии устройств.
• МРТ головного мозга: часто выявляет множественные эмболы, даже при отсутствии неврологической симптоматики.

Duke criteria

Критерии Дьюка — международно признанная схема диагностики инфекционного эндокардита , объединяющая клинические, микробиологические и визуализационные данные.

Вероятность наличия ИЭ

• Достоверно — два основных критерия Дьюка; или один основной и три малых; или пять малых.
• Возможно — один основной и один–два малых; или три малых.
• Исключено — наличие альтернативного диагноза; отсутствие подтверждения при аутопсии; или полное разрешение симптомов без терапии.

Основные критерии (major criteria) 

1. Positive hemoculture (one of the following):

• два и более положительных кровяных посева типичных микроорганизмов (например, S. aureus, S. viridans, Enterococcus spp.) из разных проб;
• устойчиво положительная гемокультура: два и более положительных образца с интервалом не менее 12 часов;
• три и более положительных гемокультур из четырех, взятых в течение одного часа.

2. Evidence of an endocardial lesion:

• положительные данные ЭхоКГ (чреспищеводной или трансторакальной): вегетация, абсцесс, псевдоаневризма, перфорация;
• новое возникновение клапанной несостоятельности (недостаточности).

3. Альтернативные критерии (ESC 2023):

• позитивный ПЭТ-КТ или SPECT при подозрении на протезный ИЭ;
• позитивная культура из интраоперационного материала клапана.

Малые критерии (minor criteria)

1. Predisposing heart disease or intravenous drug administration.
2. Лихорадка 38 °C и выше.
3. Vascular phenomena: emboli, infarcts, hemorrhages, Janway’s spots.
4. Immunologic phenomena: Osler’s nodules, Roth’s spots, glomerulonephritis, rheumatoid factor.
5. Microbiologic findings that do not meet the basic criteria: a single positive hemoculture or serologic confirmation of infection typical of IE.

Find more scientifically accurate content on our social media

Subscribe and don’t miss out the latest resources

Treatment of infective endocarditis

Модификация факторов риска

• Removal/replacement of infected devices and catheters.
• Sanitation of foci of infection (teeth, skin).
• Limiting unnecessary invasive procedures.

Medical Therapy

Принципы:

• высокие дозы бактерицидных антибиотиков;
• длительная терапия (обычно 4–6 недель);
• учет MIC (минимальной ингибирующей концентрации);
• индивидуализированный подход при протезах, абсцессах и резистентных штаммах.

Примеры схем (по ESC 2023):

• Staphylococcus aureus (метициллин-чувствительный, MSSA): оксациллин / нафциллин + гентамицин (первая неделя); при протезном эндокардите — добавляют рифампицин;
• Staphylococcus aureus (метициллин-резистентный, MRSA): ванкомицин; при протезном эндокардите — добавляют рифампицин;
• Streptococcus spp.: penicillin G or ceftriaxone ± gentamicin;
• Enterococcus spp.: ампициллин + гентамицин или ампициллин + цефтриаксон (при высоком уровне резистентности к гентамицину).

Surgical treatment

Показания:

• сердечная недостаточность вследствие клапанной дисфункции (острая тяжелая клапанная регургитация);
• неконтролируемая инфекция (абсцесс, перфорация, псевдоаневризма, продолжающаяся бактериемия более 7 дней, несмотря на адекватную антибиотикотерапию);
• повторные эмболии или большие вегетации c эпизодом эмболии (>10 мм), вегетации более 15 мм, особенно при левостороннем ИЭ, даже без эмболий;
• протезный эндокардит;
• грибковый ИЭ, а также ИЭ,  вызванный высокорезистентными микроорганизмами.

Противопоказания:

• декомпенсированное общее состояние, мультиорганная недостаточность;
• недавний обширный инсульт с геморрагическим компонентом.

Виды операций (в подавляющем большинстве случаев операции выполняются в условиях искусственного кровообращения):

• замена (протезирование) пораженного клапана;
• удаление вегетаций, санация абсцессов;
• реконструктивные вмешательства (пластика клапанов, колец клапанов, корня аорты); при вовлечении корня аорты может понадобиться замена кондуитом (искусственный сосудистый протез с искусственным клапаном) или гомографтом (человеческий донорский клапан с участком восходящей аорты);
• удаление инфицированных устройств: при вовлечении электродов или кардиостимулятора показано удаление всей системы; при TAVI-эндокардите операция часто сопряжена с высокой летальностью, но показана при неэффективности терапии.