background image

 

1

 

                    د. مصطفى                 امراض

02

\

3

\

0202

 

  ( عدد االوراق

01

)   م

\

3

\

  موصل

                     

    

lec: 8

 

 

RENAL SYSTEM PATHOLOGY 

Lectures objectives: 

1.  Know the pathological changes of different renal diseases 

2.  Know the pathogenesis of renal disease 

3.  Correlate clinical features with disease process 

4.  Know the morphological changes that the renal diseases do. 

Normal 

  Adult kidney weighs (150 gm), representing 0.5% of body wt. 

receives 25% Cardiac out put ;  

  The kidneys function to: 

1. Excrete the waste products of metabolism. 
2. Regulate the body's concentration of water and salts. 
3. Maintain the appropriate acid balance of plasma. 
4. Serve as an endocrine organ secreting such hormones as 
erythropoietin, renin and prostaglandins. 

  The ureter forms the pelvis which is divided into 2 or 3 major 

calyces, each one giving 3 or 4 minor calyces.  

  The kidney is divided into the cortex 1.2-1.5 cm and medulla.  

  The medulla consists of renal pyramids, the apices of which are 

called papillae, each related to a calyx.  

 


background image

 

2

 

Congenital Anomalies 

  About 10% of all people are born with potentially significant 

malformations of the urinary system.  

  Congenital renal disease can be: 

   Hereditary  

  Acquired developmental defect (most often) that arises 

during fetal development. 

 

Congenital anomalies-cont 

Agenesis of the kidney: 

  Bilateral agenesis is incompatible with life, seen in stillborn.  

  Unilateral type is uncommon.  

  The opposite kidney is usually enlarged as a result of 

compensatory hypertrophy.  

Hypoplasia: 

  Is failure of the kidney to develop to a normal size.  

  If  bilateral > results in early renal failure. 

  Unilateral cases are more common.  

 

Congenital anomalies-cont 

Ectopic Kidneys:  

  These kidneys lie either just above the pelvic brim or within the 

pelvis.  

  They are usually normal or slightly small in size.  

  Because of their abnormal location, kinking or tortuoisity of the 

ureters may cause some obstruction to urinary outflow. 

Horseshoe kidneys: 

  Fusion of upper or lower poles of the kidneys that is continuous 

across the midline anterior to the great vessels.  


background image

 

3

 

  This anomaly is common and is found in about 1:500 to 1000 

autopsies.  

  90% of the kidneys are fused at the lower poles. 

 

Cystic diseases of the kidney 

  They are heterogeneous group comprising hereditary, 

developmental and acquired disorders.  

  They are important because: 

  1. They are reasonably common and often represent 

diagnostic  problems for clinicians, radiologists and 
pathologists. 

  2. Some forms are major causes of chronic renal failure.  

  3. They can occasionally be confused with malignant 

tumors. 

 

Cystic diseases of the kidney 

Classification; 

 

1. Cystic renal dysplasia. 

 

2. Polycystic kidney disease 

    

  a. Autosomal dominant (adult) type. 


background image

 

4

 

   

  b. Autosomal recessive (childhood) type. 

3. Medullary cystic disease. 
    

 a. Medullary sponge kidney. 

     

 b. Nephronophthisis.  

 

4. Acquired (dialysis-associated) cystic disease. 

 

5. Simple renal cyst. 

6. Renal cysts in hereditary malformation syndromes (e.g.  Tuberous  
sclerosis).
 
7. Glomerulocystic disease. 
8. Parasitic cysts (e.g. hydatid cyst). 

 

Cystic Renal Dysplasia 

  This sporadic disorder is due to an abnormality in metanephric 

differentiation. 

  Most cases are associated with ureteropelvic obstruction, 

ureteral agenesis or atresia , ….etc. 

  Dysplasia can be unilateral or bilateral and is almost always cystic.  

  When unilateral, the dysplasia is discovered by the presence of 

flank mass. The function of the opposite kidney is normal, and 
such patients have an excellent prognosis after surgical removal of 
the affected kidney.  

 

 


background image

 

5

 

 

Histologically:  

•  Persistence in the kidney of abnormal structures, 

cartilage, undifferentiated mesenchyme and immature 
collecting ductules.
 

•  Abnormal lobar organization.  

•   Variable size cysts, lined by flattened epithelium.  

Autosomal Dominant (Adult) Polycystic Kidney Disease 

  It is characterized by multiple expanding cysts of both kidneys that 

ultimately destroy the renal parenchyma and cause renal failure.  

  It affects roughly 1 of every 400 to 1000 live births and accounting 

for about 5-10% of cases of chronic renal failure requiring 
transplantation or dialysis.  

  The mode of inheritance is autosomal dominance with high 

penetrance.  

  The disease is universally bilateral 

 

Autosomal Dominant (Adult) Polycystic Kidney Disease 

  The cysts initially involve only portions of the nephrones, so renal 

function is retained until about the 4th or 5th decade of life.  

  The condition is genetically heterogeneous, family studies show 

gene mutation located on chromosome 16p13.3 (PKD1) and 4q21 
(PKD2). 

  Mutation of PKD1 accounts for about 85% of the cases and are 

associated with a more severe disease


background image

 

6

 

Morphologically 

  Grossly both kidneys are enlarged, weighs up to 4 kg. 

  The external surface appears to be composed solely of a mass of 

cysts, up to 3 to 4 cm in diameter, with no intervening parenchyma.  

  The cysts may be filled with clear serous fluid or more usually 

with turbid red to brown, sometimes hemorrhagic fluid.  

  Microscopically:  

  The cysts arise from the tubules throughout the nephron and 

therefore have variable lining epithelia.  

  Bowman capsules are occasionally involved 

 

 

Clinically 

  Most remain asymptomatic until renal insufficiency occurs.  

  The larger masses, usually palpable, may induce a dragging 

sensation.  

  In about 40% of cases, one to several cysts in the liver are present, 

which are usually asymptomatic and are derived from biliary 
epithelium. 
 

  Cysts occur less frequently in the spleen, pancreas and lungs.  

  Intracranial Berry aneurysms may be present and can cause death 

in about 4-10% of patients due to subarachnoid hemorrhage.  

  Mitral valve prolapse and the other cardiac valvular anomalies 

occur in 20-25% of patients, but most are asymptomatic.  


background image

 

7

 

 

 

Autosomal Recessive (Childhood) Polycystic Kidney Disease 

  Is rare anomaly.  

  Perinatal, neonatal, infantile, and juvenile subcategories have 

been defined, depending on the time of presentation and presence 
of associated liver disease. 
 

  The first 2 are the most common;  

  The disease appears to be genetically homogeneous, being 

associated with a gene, PKHD1, that maps to chromosome region 
6p21-23. 

 

Morphology 

  The kidneys are enlarged and have a smooth external surface. On 

cut section, numerous small cysts in the cortex and medulla give 
the kidney a sponge-like appearance
.  

  The cysts are perpendicular to the cortico-medullary junction.  

  Microscopically, the cysts have a uniform lining of cuboidal cells, 

reflecting their origin from the collecting tubules.  

  The disease is invariably bilateral. In almost all cases, the liver has 

cysts with portal fibrosis as well as proliferation of portal bile 
ducts. 
 

  Clinical Features;  


background image

 

8

 

  Neonetaes & young infant progress rapidly to renal failure

Patients, who survive infancy, may develop congenital hepatic 
fibrosis
. In older children, the hepatic picture predominates, in 
form of portal hypertension 

 

 

Cystic Disease Of Renal Medulla: 
1/ Medullary Sponge Kidney 

  Multiple cystic dilations of the collecting ducts in the medulla; 

with unknown pathogenesis. 

  The condition occurs in adults  

  Discovered radiologically, either as an incidental finding or 

sometimes in relation to secondary complications such as 
calcifications within the dilated ducts, hematuriainfection and 
urinary calculi.  


background image

 

9

 

  Renal function is usually normal.  

  The cysts are lined by cuboidal epithelium or occasionally by 

transitional epithelium.  

 

 

Cystic Disease Of Renal Medulla:  
2/ Nephronophthsis-Medullary Cystic Disease Complex
 

  Usually have their onset in childhood.  

  The cysts are usually concentrated at the cortico- medullary 

junction.  

  There is injury of the distal tubules with tubular basement 

membrane disruption, followed by chronic and progressive tubular 
atrophy involving both medulla and cortex and interstitial fibrosis.
 

  The cortical tubulointerstitial damage is the cause of the eventual 

renal insufficiency.  

 


background image

 

10

 

 

Acquired (Dialysis-Associated) Cystic Disease 

  The kidneys of patients on chronic dialysis, sometimes exhibit 

numerous cortical and medullary cysts.  

  The cysts measure 0.5-2cm, contain clear fluid, are lined by either 

hyperplastic or flattened tubular epithelium and often contain 
calcium oxalate crystals.
 

  They probably form as a result of tubular obstruction due to 

interstitial fibrosis or by oxalate crystals.  

Acquired (Dialysis-Associated) Cystic Disease 

  Most are asymptomatic, but sometimes the bleeding inside the 

cysts cause hematuria.  

  Complication; development of renal cell carcinoma in the walls of 

these cysts in about 7% of patients during 10 years period. 


background image

 

11

 

 

 

Simple Cysts 

  Single or multiple, usually cortical. 

  The size range from 1-10cm or more. 

   They are translucent and filled with clear fluid.  

  They are lined by a single layer of cuboidal or flattened epithelium.  

  They are common postmortem findings. On occasion, hemorrhage 

into them may cause sudden pain, and calcification may be visible 
radiologically.  

  The main importance of these cysts lies in their differentiation 

from kidney tumors. 

 

 


background image

 

12

 

Glomerular Diseases

  They constitute some of the major problems in nephrology; in fact 

they are the most common causes of chronic renal failure in 
humans.  

  Clinical manifestations; they are clustered into 5 major syndromes.  

  1. Acute nephritic syndrome. 

  2. Nephrotic syndrome 

  3. Asymptomatic hematuria or proteinuria, or combination 

  4. Acute renal  failure. 

  5. Chronic renal failure

 

 


background image

 

13

 

 

Schematic Representation of a Glomerular Lobe 

Histologic alterations 

  There are 5 basic tissue reactions 

  1.  Increased glomerular cellularity 

  a. Proliferation of mesangial or endothelial cells. 

  b. Leukocyte infiltration, including neutrophils, monocytes, 

and, in some diseases, lymphocytes.  

  c. Formation of crescents.  

  2.  Basement membrane thickening, best seen with (PAS) stain. 

By EM, it can be resolved as one of 2 alteration;  


background image

 

14

 

 

  a. Deposition of amorphous electron dense material, most 

often immune complexes, on the endothelial or epithelial side 
of  basement membrane, or within the GBM itself.  

  b. Thickening of the BM proper, as occurs in diabetic 

glomerulosclerosis.  

3.  Hyalinization and sclerosis, made up of plasma proteins and 

collagen material deposited exracellularly. 

4.  Additional alterations include; accumulation of lipids, fibrin or 

other metabolic materials. 

5.  Intraglomerular vascular thrombosis  

  The histologic changes can be further subdivided into; 

1. Diffuse    2. Focal.    3. Global.    4. Segmental.    5. Mesangial 

 

Localization of immune complexes in the Glomerulus 

1. Subepithelial humps, as in acute glomerulonephritis;  

2. Epimembranous deposits, as in membranous nephropathy and 
Heymann glomerulonephritis;  

3. Subendothelial deposits, as in lupus nephritis and 
membranoproliferative glomerulonephritis;  

4. Mesangial deposits, as in IgA nephropathy;  

5. Basement membrane.  

  EN, endothelium; EP, epithelium; LD, lamina densa; LRE, lamina 

rara externa; LRI, lamina rara interna; MC, mesangial cell; MM, 
mesangial matrix. 

 


background image

 

15

 

 

 


background image

 

16

 

 

Pathogenesis 

  Although little is known about etiologic agents and triggering 

events, it is clear that immune mechanisms underlie most forms of 
primary glomerulopathies, and many of the secondary forms. 

I.  Immune-mediated mechanisms; 
    1. Ab-mediated; 
        a. In situ immune complex deposition  

  Fixed intrinsic antigens  

  Planted antigens (exogenous as infectious agent 

or drug and  endogenous as DNA, 
immunoglobulins)  

b. Circulating immune complex deposition  

  Endogenous Ag (DNA, tumor) 

  Exogenous Ag (infectious products)  

c. Cytotoxic Ab 

Pathogenesis-cont 

 

      2. Cell-mediated. 

           3. Activation of alternative complement pathway. 


background image

 

17

 

II. Non-immune mechanism (adaptive changes secondary to renal 
ablation)
 

  The 2 major histologic characteristics of such changes are; 

 
1. Focal segmental Glomerulosclerosis. 
2. Tubulointerstitial fibrosis 

 

 


background image

 

18

 

Epithelial cell injury and destruction of the basement membrane 
as a result of immune complex in the glomerulus. Normally, the basement 
cell membrane does not filter large molecules such as albumin (70,000 
kD), which is present in urine if the membrane is damaged. 

 

Clinical Presentations of GN 

 

Acute Glomerulonephropathy: 
This group is characterized by inflammatory alterations in the glomeruli 
and clinically by acute nephritic syndrome 
Postsreptococcal type 

  Typically occurs 1-4 weeks after a streptococcal infection of the 

pharynx or skin.  

  It affects most frequently children aging 6-10 years, but adults of 

any age can be involved.  

  Only certain strains of group A, Beta-hemolytic streptococci are 

nephrogenic. 

  Several streptococcal Ag such as endostreptosin and several 

cationic Ag are found in the glomeruli.  

 

 

 

 


background image

 

19

 

Postsreptococcal GN 

  It is not known if these represent planted Ag, part of circulating 

immune complexes, or both.  

  GBM proteins altered by streptococcal enzymes have also been 

implicated as an Ag.  

  The classic diagnostic morphologic change is enlarged

hypercellular glomeruli, due to; 

  1. Infiltration by leukocytes, both neutrophils and 

monocytes. 

  2. Proliferation of endothelial and mesangial cells. 

  3. Crescent formation, in severe cases. 

 

 

Postsreptococcal   GN 

  The changes are both diffuse and global.  

  By immunofluoresence microscopy, there are granular deposits of 

IgG, IgM and C3 in the mesangium and along the basement 
membrane


background image

 

20

 

  In the classic case, a young child abruptly develops fever, malaise, 

oliguria and hematuria, 1-2 weeks after recovery from a sore 
throat.  

  The patient exhibits red cell cast in the urine, mild proteinuria, 

periorbital edema and mild to moderate hypertension.  

  In adults, the onset is more likely to be atypical, with sudden 

appearance of hypertension or edema, frequently with elevation of 
BUN.  

 

Postsreptococcal GN 

  > 95% of affected children eventually recover completely with 

conservative therapy.  

  <1% do not improve, and develop a rapidly progressive form of  

glomerulonephropathy.  

  Some undergo slow progression to chronic 

glomerulonephropathy.  

  In adults, the disease is less benign, as only 60% of patients do 

recover promptly 

Rapidly Progressive (Crescentic) Glomerulonephropathy 

  It is a syndrome associated with severe glomerular injury and is 

characterized clinically by rapid and progressive loss of renal 
function,
 and if untreated, death from renal failure within weeks or 
months.
 

  Regardless of the cause, the classic histologic picture is the 

presence of crescents in most of the glomeruli 

 


background image

 

21

 

Classification and pathogenesis 

  In most of the cases, immunologic injury of the glomeruli is 

present. Accordingly 3 groups are identified: 

     1. Type I RPGN (Anti-GBM AB-Mediated) 

 

 

Idiopathic 

 

 

Goodpasture Syndrome 

2. Type II RPGN (Immunecomplex-Mediated) 
  

 Idiopathic   

  

 Postinfectious 

   

 Systemic lupus erythemotosus 

    

 Henoch-Schonlein purpura (IgA) 

    

 Others 

3. Type III RPGN (Pauci-Immune) 
   

ANCA associated 

     

Idiopathic  

          Wegener granulomatosis 
   

Microscopic polyarteritis nodosa 

 

Morphology, 

  The kidneys are enlarged and pale, often with petechial 

hemorrhages on the cortical surfaces. 

  Histologic pictureformation of crescents.  

  Electron microscopy: distinct rupture in the basement membrane.  

  In time, most crescents undergo sclerosis. 

  


background image

 

22

 

  By immunofluorescence microscopy:  

  Postinfectious cases exhibit granular immune deposits. 

  Good pasture syndrome show linear deposits. 

   Pauci-immune cases have little or no deposits. 

 

 

Nephrotic Syndrome 

  Certain glomerular diseases virtually always produce the nephrotic 

syndrome. The manifestations include;  

    1. Massive proteinuria. 
2. Hypoalbuminemia. 
3. Generalized edema. 
4. Hyperlipidemia and lipiduria

  These patients are particularly vulnerable to infection especially 

with staphylococci and pneumococci.  

  Thrombotic and thromboembolic complications are also common. 

 

 

 


background image

 

23

 

Nephrotic Syndrome 

 

 

Membranous Glomerulonephropathy 

  It is  common cause of nephrotic syndrome in adults.  

  It is characterized by diffuse thickening of the glomerular 

capillary wall and the accumulation of electron-dense 
immunoglobin-containing deposits
 along the subepithelial side of 
the basement membrane. 

Membranous Glomerulonephropathy 

  Etiology and pathogenesis: it is a form of chronic immune-

complex-mediated disease.  

  The disease is idiopathic in about 85% of cases, and is 

called primary MGN 

  Secondary forms, in association with;  

     1. Drugs (penicillamine, captopril, gold, NSAIDS). 

     2. Malignant tumors; bronchogenic ca, ca colon & melanoma. 

     3. SLE. 

     4. Infections (Chronic hepatitis B and C, syphilis, malaria). 

     5. Autoimmune diseases such as thyroiditis. 


background image

 

24

 

  The idiopathic type is considered as an autoimmune disorder linked 

to susceptibility genes and caused by Ab to a renal Ag.  

  Experimental studies suggest a direct action of C5b-C9, the 

pathway leading to the formation of the membrane attack 
complex
.  

  C5b-C9 causes activation of glomerular epithelial and mesangial 

cells, inducing them to liberate proteases and oxidants, which 
cause capillary wall injury and increased protein leakage 

 

Morphology, 

  Light microscopy:  

  diffuse thickening of the glomerular capillary wall.  

  Electron microscopy:  

  Irregular dense deposits between the basement membrane 

and the epithelial cells, with loss of the foot processes.  

  Basement membrane material is laid down between these 

deposits, appearing as irregular spikes, (seen by silver stains 
as black in color). These spikes by time thicken to produce 
dome-like protrusions.  

  Immunofluorescence microscopy: 

   The granular deposits : contain Ig and various amounts of 

complement.  

 

 


background image

 

25

 

 

Clinical course; membranous GN 

  Insidious onset of nephrotic syndrome or in 15% of patients with 

non-nephrotic proteinuria.  

  Hematuria and mild hypertension are present in 15-35% of cases.  

  Prognosis: 

  Variable course but generally indolent.  

  Presence of glomerular sclerosis by biopsy at the time of 

diagnosis is a predictor of worse prognosis.  

  Spontaneous remission and a relatively benign course occur more 

commonly in women and in those with non-nephrotic  
proteinuria.
 

 

Minimal Change Disease 

  This relatively benign disorder is the most frequent cause of 

nephrotic syndrome in children.  

  The peak incidence is at 2-6 years of age.  

  The disease sometimes follows a respiratory infection or routine 

prophylactic immunization.  

  Etiology and pathogenesis, the current hypothesis is some 

immune dysfunction, resulting in the elaboration of a cytokine that 
damages visceral epithelial cells. 

 

Morphology 


background image

 

26

 

  The glomeruli are normal by light microscopy and 

immunoflurecent study. 

  Electron microscopy: 

  Basement membrane appears normal;  

  Uniform and diffuse effacement of foot processes of the 

visceral epithelial cells. 

 

 

 

Clinical course; minimal change dis 

  Despite massive proteinuria, renal function remains good.  

  The proteinuria is highly selective mostly consists of albumin.  


background image

 

27

 

  More than 90% of children respond rapidly to corticosteroid 

therapy. However, some patients may become steroid dependent or 
resistant.  

  The long-term prognosis is excellent, and even steroid dependent 

disease resolves when children reach puberty.  

  Although adults are slower to respond, the long-term prognosis is 

also excellent.  

  Minimal change disease in adults can be associated with Hodgkin 

disease and less frequently lymphomas and leukemias 

 

Focal Segmental Glomerulosclerosis 

  It occurs in the following settings; 

  1. In association with other conditions (HIV infection, heroin    

addiction, sickle cell disease and massive obesity). 

  2. Secondary to glomerular disease (e.g. IgA nephropathy). 

  3. As a component of the adaptive response to loss of renal tissue  

(renal ablation). 

  4. In certain inherited forms of nephrotic syndrome. 

  5. Idiopathic (primary disease). 

 

Morphology, FSGS 

  Light microscopy:  

  The lesion may involve few glomeruli and could be missed 

on biopsy. In the sclerotic segments, there is collapse of 
basement membranes, increase in matrix, and segmental 
insudation of plasma proteins along the capillary wall.  

  Electron microscopy: 

  Both sclerotic and non-sclerotic glomeruli show diffuse loss 

of foot processes of visceral epithelial cells and there may be 
focal detachment of the epithelial cells. 

 


background image

 

28

 

  Immunofluorescence microscopy: 

   IgM and C3 may be present in the sclerotic areas and/or in 

the mesangium.  

  hyalinized thickening of afferent arterioles.  

  In time, total sclerosis of glomeruli, with pronounced 

tubular atrophy and interstitial fibrosis may occur 

 

 

Clinical course 

  There is little tendency of spontaeous remission  

  Responses to corticosteroid therapy are variable.  

  Children have a better prognosis than adults do.  

  About 20% of patients follow an unusually rapid course ending in 

renal failure within 2 years.  

  Recurrences are seen in 25%-50% of patients receiving allografts. 

   


background image

 

29

 

 

 


background image

 

30

 

            د. مصطفى                     امراض

02

\

3

\

0202

 

  ( عدد االوراق

02

  

)      م

\

3

\

             موصل

lec: 9+10

 

RENAL SYSTEM 

PATHOLOGY 

Diseases Affecting Tubules and Interstitium 

Acute tubular injury: 

  Clinicopathological entity characterized by:  

  Morphologically: destruction of tubular epithelium  

  Clinically: acute renal failure.  

  It can be caused by; 

1. Ischemia. 
2. Direct toxic injury of tubules (drugs, radiocontrast dyes, 
myoglobin, hemoglobin, radiation). 
3. Acute tubulointerstitial nephritis, most commonly as a 
hypersensitivity reaction to drugs. 
4. DIC 
5. Urinary tract obstruction. 

 

Acute Tubular Injury-cont 

  ATI accounts for 50% of cases of acute renal failure. 

  It is a reversible  

  Classified as: 

1.  Ischemic ATI. 

2.  Nephrotoxic ATI  

1.  Drugs: gentamicin  

2.  Radiographic contrast agents  

3.  Heavy metals poisoning  

4.  Organic solvents 

 


background image

 

31

 

Pathophysiologic mechanism of ATI 

 

Morphology 

  Ischemic ATI is characterized by focal tubular epithelial necrosis 

at multiple points along the nephrone.  

  The straight portion of the proximal tubule and the ascending limb 

of Henle’s loop in the medulla, are especially vulnerable.  

  Eosinophilic hyaline casts and pigmented granular casts, are 

common in DCT and CD.  

  Other features: epithelial regeneration, interstitial edema and 

leukocytic infiltration. 

  Toxic ATI  affect mainly proximal convoluted tubules. 

 


background image

 

32

 

 

Clinical course 

  is divided into

1.  Initiation phase:  

  Mild oliguria. 

  Lasting  about 36 hours 

  Dominated by features of the cause (medical, surgical, or 

obstetric) 

2.  Maintenance phase:  

  Sustained oliguria to 40-400 ml/24 hrs,  

  Salt and water retention, rising BUN, hyperkalemia, 

metabolic acidosis and uremia. 

3.  Recovery phase: 

  Steady increase in urine output that may reach 3L/24 hrs.  

  Lost of large amounts of water, sodium, and potassium 

(Hypokalemia ) 

 

  Eventually, renal tubular function is restored to normal.  

  The prognosis depends on the clinical settings,  

  95% : complete recovery.  

  Mortality rate can rise to 50% in shock related to sepsis, extensive 

burns, or multiorgan failure  

 


background image

 

33

 

Urinary Tract Infections 

Pyelonephritis 

  It is one of the most common diseases of the kidney.  

1.  Acute Pyelonephritis, caused by bacterial infection. 

2.  Chronic Pyelonephritis,  

  Bacterial infection plus

  Other factors (Vesicoureteral reflux, obstruction) 

 

Acute Pyelonephritis, 

  Acute suppurative inflammation of the kidney caused mainly by 

bacteria 

  > 85% of cases caused by gram negative bacilli 

  Mostly E.coli, followed by proteus, klebsiella, and Enterobacter.  

  In immunocompromised patients, viruses may be the cause.  

 

 

Pathways of Renal Infection: 

There are 2 routes by which the organism can reach the kidneys; 

 
1. Ascending : from the lower urinary tract (much common). 

 
2. Hematogenous: through the blood stream (less common).  

 


background image

 

34

 

 

  Morphology: patchy interstitial suppurative inflammation, tubular 

leukocyte casts and tubular necrosis. 

  Complications : 

1.  Papillary necrosis, particularly in diabetics and those with urinary 

tract obstruction. 

2.  Pyonephrosis, when there is total or almost complete obstruction 

3.  Perinephric abscess.  

 

  The end-result is healing by scars formation, almost always 

associated with deformity of the underlying calyces and pelvis. 

 


background image

 

35

 

Clinical Course 

  Predisposing factors; 

1. Obstruction. 
2. Instrumentation of the urinary tract. 
3. Vesicoureteral reflux. 
4. Pregnancy. 
5. Patient's sex. 
6. Pre-existing renal lesion. 
7. Diabetes mellitus. 
8. Immunodeficiency. 

  The onset is sudden with pain at the costovertebral angle, fever and 

malaise.  

  There is also dysuria, frequency and urgency.  

  Urine contains pus cells and leukocyte casts 

 

Chronic Pyelonephritis 

  Characterized by chronic tubulointerstitial inflammation and renal 

scarring associated with pathologic involvement of the calyces and 
pelvis.  

  It is an important cause of end-stage kidney disease.  

  It can be divided into 2 forms

1.  Reflux nephropathy, which is the more common. It occurs early in 

childhood. The reflux may be uni- or bilateral. The reflux 
occasionally causes renal damage in the absence of infections 
(sterile reflux),  

2.  Obstructive nephropathy, which could be uni- or bilateral. 

 

Morphology,  

  Grossly:  

  The kidneys are irregularly scarred; if bilateral, the involvement 

is asymmetric.  

  The scars overlie dilated, blunted or deformed calyces, mostly in 

the upper and lower poles. 


background image

 

36

 

 

 

Chronic pyelonephritis 

  Microscopically, tubules are atrophic in areas and hypertrophic and 

dilated in others. There are varying degrees of chronic interstitial 
inflammation and fibrosis in the cortex and medulla. 

 

Xanthogranulomatous Pyelonephritis 

  Is a relatively rare form of chronic PN, characterized by 

accumulation of foamy macrophages, plasma cells, lymphocytes, 
neutrophils and occasional giant cells.  

  Often associated with Proteus infection and obstruction.  

  Grossly, the lesion produces large, yellowish/orange nodules that 

may be confused with renal cell carcinoma 

Urinary Tract Obstruction (Obstructive Uropathy) 

  Importance:  

   1. Increases susceptibility to infection  

   2. Increased stone formation  


background image

 

37

 

   3. If not treated, results in permanent renal atrophy, termed 
hydronephrosis.  

  The obstruction may be: 

  unilateral or bilateral  

  sudden or insidious 

  partial or complete  

  intrinsic or extrinsic  

 

  Pathogenesis, even with complete obstruction, glomerular 

filtration persists for sometimes because the filtrate subsequently 
diffuses back into the renal interstitium and perirenal spaces, where 
it ultimately returns to the lymphatic and venous system. This 
continued filtration leads to pelvicalyceal dilation, which leads in 
turn to renal atrophy and hydronephrosis 

 

    The most common causes of obstruction: 

     1. Congenital anomalies: posterior urethral valves and urethral 
strictures, bladder neck obstruction, etc… 

       2. Urinary calculi. 
3. Prostatic hyperplasia. 
4. Tumors. 
5. Inflammation. 
6. Sloughed papillae or blood clot. 
7. Pregnancy. 
8. Uterine prolapse and cystocele. 
9. Functional disorders, neurogenic bladder. 

 


background image

 

38

 

 

Morphology 

  Sudden and complete obstruction: there is mild hydronephrosis  

  If the obstruction is subtotal or intermittent, there is more severe 

hydronephrosis.  

  Depending on the level of urinary block, the ureter and the bladder 

may be affected too.  

  The size of the kidney is variable, depending on the duration of 

obstruction.  

  In advanced cases, the kidney may become transformed into a 

thin-walled cystic structure having a diameter of up to 15-20 cm 
with thinning of the cortex. 

 


background image

 

39

 

Clinical Course 

  Acute obstruction : loin pain.  

  Unilateral complete or partial hydronephrosis: remain silent for 

long periods.  

  Complete bilateral obstruction results in anuria.  

 

 

Urolithiasis: 

  Most arise in the kidney.  

  Men > women.   

  Peak age: 20-30 years. 

 

 


background image

 

40

 

Cause and pathogenesis 

  There are 4 main types of calculi : 

1.  Calcium containing (70%), composed of pure calcium oxalate  or 

mixed with calcium phosphate. 

2.  Triple stones (15%), composed of magnesium ammonium 

phosphate (MAP). 

3.  Uric acid stones (5-10%). 

4.  Cystine stones (1-2%). 

  All calculi have an organic matrix of mucoprotein making up to 1-

5% of the stone. 

  Predisposing factors: 

1.  Increased concentration of stone constituents

2.  Changes in urinary pH

3.  Urinary tract obstruction

4.  Infection of urinary tract. 

Morphology,  

  Bilateral in about 80% 

  The favored sites are: calyces and pelvis, and bladder.  

  The stones may have:  

     - Smooth contours  

     - Irregular external surface  

     - Develop branches (stag-horn stones) which take a shape of the 
pelvicalyceal system. 

Clinical course 

  Importance of stones:  

  Obstruct urinary flow  

  Infection  

  Ulceration  


background image

 

41

 

  Bleeding. 

Tumors of the kidney 

  Benign Tumors : 

  Renal Papillary Adenoma: small discrete tumors arising 

from renal tubular epithelium are found in  

     7-22% of autopsies. 

  Oncocytoma 

  Angiomyolipoma  

  Malignant Tumors :   

 

Pediatric renal tumors: 

  Wilms tumor ( nephroblastoma) 

  Mesoblastic nephroma 

  Clear cell sarcoma 

  Rhabdoid tumor 

 

Pediatric Tumors  
Nephroblastoma (Wilm’s Tumor) 

  Mainly infants;  rarely as congenital tumor.  

  Age:  

   50% < 3 years,  

   90% < 6 years.  

  M=F.  

  Bilaterality: 5-10% 

  Conditions associated with definite increased risk of 

nephroblastoma are :  

  WAGR syndrome. 


background image

 

42

 

  Beckwith-Wiedemann syndrome (omphalocele-

macroglossia, hemihypertrophy).                           

  Denys-Drash syndrome 

 

Clinical features 

  Abdominal mass.   

  Hematuria and pain are rare.  

  Other features include; hypertension, proteinuria and tumor 

rupture.  

 

 

Morphological features 

Grossly: 

  Solitary, well circumscribed, rounded mass of soft consistency.   

  Cut section : solid and pale gray or tan, with necrosis, and 

hemorrhage. 

   Multicentric foci are found in 7% of cases. 

 

 

Microscopically: 

  Three major components are identified 

  1. Undifferentiated blastema. 

  2. Mesenchymal (stromal) tissue. 


background image

 

43

 

  3. Epithelial tissue. 

 

 

Molecular genetic features 

  The genetic loci predisposing to nephroblastoma are: 

1.  WT1 located on 11p13. 

2.  WT2 located on 11p15.5. 

3.  Other chromosomal abnormalities include, 1, 7q, 12, & 16. 

Prognosis, 

  The overall cure rate is 80-90%.  

  A small percentage of long-term survivors, develop a second 

malignant neoplasm, either because of a genetic predisposition to 
neoplasia or secondary to therapy. 

  Prognostic factors: 

1.  Age, patients under 2 years have better prognosis. 

2.  Stage, capsular invasion, rupture at surgery, extrarenal vein 

invasion, tumor implants, lymph node metastasis, distant 
metastases, and bilaterality are the main criteria used. 

3.  Size, (weight).  

4.  Anaplasia.  

5.  Extensive tubular differentiation, and also extensive glomerular 

differentiation, are good prognostic features. 

6.  Extensive skeletal muscle differentiation, 

7.  P53 mutation, correlates with the presence of anaplasia. 


background image

 

44

 

 

Adult Tumors And Tumor-Like Conditions 

Renal Cell Carcinoma 

  Age:  55-60 years. Rare in childhood.  

  M:F ratio is 2:1  

  Bilaterality 1%. 

  Risk factors; 

1. Tobacco is the most significant factor. 
2. Obesity, particularly in women. 
3. Hypertension. 
4. Estrogen therapy. 
5. Asbestos, petroleum products, and heavy metals. 

  Most renal cancers are sporadic, but unusual forms of autosomal 

dominant cancers do occur, usually in younger individuals. 

 

  Conditions that may be complicated by renal cell carcinoma; 

 
1. von-Hippel-Lindau (VHL) disease,  RCC occurs >50%. 
2. Acquired cystic renal disease. 
3. Adult form of polycystic kidney  
4. Tuberous sclerosis. 
5. Neuroblastoma. 
6. Familial cutaneous leiomyomatosis. 
7. Lymphoma. 

   Occasional regression in the absence of treatment. 

 

Clinical features 

  Hematuria, flank pain or abdominal mass. This triad occurs in only 

9% of the patients.  

  Weight loss, anemia, fever. 

  Rarely paraneoplastic manifestations may occur including; 

leukomoid reaction, polyneuropathy, hepatosplenomegaly and 


background image

 

45

 

hepatic dysfunction, hypercalcemia, hypertension, polycythemia, 
gynecomastia, and Cushing syndrome. 

  Investigations (IVP, U/S, CT  or MRI). 

 

Morphologic features 

  Grossly,  

  Most are well delineated and cortical in location.  

  Multiple tumor nodules (5%) .  

  Cut surface is solid golden/yellow in color.  

  Areas of hemorrhage, necrosis, calcification, and cystic change are 

common findings. 

 

 

 

 

 


background image

 

46

 

Morphologic features 

  Microscopically, the tumor cells are large, with cytoplasm ranging 

from granular to clear. 

  Pattern of growth: solid & tubular differentiation 

 

 

  Electron microscopically: contain abundant glycogen, variable 

amounts of fat. 

  Immunohistochemically: 

   Coexpression of keratins and vimentin is the rule. 

 

Microscopic types 

  Segregated on the basis of their cytoarchitectural features, 

cytogenetic, and behavioral properties. 

1.  Papillary renal cell carcinoma, (15%). 

      - Found in patients on chronic hemodialysis.  

      - Some are hereditary.  


background image

 

47

 

      - Characteristically hypovascular, localized to the kidney, and more 
likely to be multicentric or bilateral.  

      - Microscopically, complex papillary formations, and psammoma 
calcifications. 

     - Better prognosis than conventional RCC. 

 
  

 

 

Microscopic types 

2. Collecting duct carcinoma,(1-2%).  

    - It is thought that the tumor is arising from or differentiating toward 
collecting ducts. 
 

    - > males, & centered in the medulla,  

    - Has tubulopapillary configuration, and is surrounded by desmoplastic 
reaction. 

    - The behavior : aggressive. 

3. Renal medullary carcinoma, (very rare),  

    - Occurring in young  blacks with sickle cell disease. 

    - Behavior is very aggressive  

Microscopic types 

4. Chromophobe  renal cell carcinoma,(5%).  

     - Grossly: well circumscribed, solitary with a homogeneous gray to 
brown.  


background image

 

48

 

     - Microscopically: nests of cells with abundant, pale acidophilic 
cytoplasm. 

    - Prognosis is better than conventional type. 

5. Sarcomatoid renal cell carcinoma (spindle cell carcinoma), (1%). 

     - Composed of spindle and/or pleomorphic tumor giant cells.  

     - Extremely aggressive.  

6. Renal cell carcinoma with rhabdoid features,  

     - Contains rhabdoid cells. Very aggressive tumor. 

 

Molecular genetic features 

  3p del (most common). Seen in most classical renal cell carcinoma 

and is absent in oncocytic and most papillary variant. 

  p53 Overexpression is present in 10-35% of tumors. 

 

Spread and metastasis 

  1/3 of  RCC locally invade perinephric fat and/or regional lymph 

nodes at the time of operation.  

  1/3 of patients already have distant metastases. 

  Renal vein invasion : 10% of cases.  

  Sometimes, these metastases develop years or decades after the 

removal of the primary tumor.  

  Spontaneous regression of these metastases may occur. 

  Metastases are extremely rare in tumors that measure 3cm or less. 

 

Prognosis 

  The overall 5 years survival is approximately 70%.  

  Prognostic parameters; 

1. Staging.  
2. Distant metastases, most important prognostic parameter. 


background image

 

49

 

3. Tumor size, relates to prognosis for the very small (<3cm), and 
the very large (> 12cm) tumors.  

     4. Renal vein invasion, predictor of relapse. 
5. Grade. 
6. Microscopic variants
7. Cell proliferation 
8. P53 overexpression, is associated with metastatic disease and poor 
survival. 

 

Oncocytoma 

  Make up 7% of primary epithelial renal neoplasms.  

   Gross: solid and mahogany brown, often with central stellate scar 

   They can be multicentric and bilateral 

  Microscopically: are composed of entirely of cells with abundant 

acidophilic granular cytoplasm, arranged in alveolar or tubular 
fashion.  

  Has been suggested to be originated from the intercalated cells of 

the collecting ducts. 

  Majority are cured by nephrectomy 

 

Angiomyolipoma 

  Adults.  

  1/3 of the patients suffer from tuberous sclerosis, the incidence 

being higher if the tumors are multiple or bilateral.  

  80% of patients with the complete or severe tuberous sclerosis 

have renal angiomyolipoma.  

  Grossly: admixture of yellow areas and 

hemorrhagic areas.  

  Capsular invasion (25%) 

  The tumors are multiple in 1/3  

  Bilateral in about 15% of the cases. 


background image

 

50

 

  Microscopically, there is admixture of mature adipose tissue, 

tortuous thick-walled blood vessels, and bundles of smooth 
muscle.  

  The treatment of angiomyolipoma is surgical

  A potential for malignant behavior should be anticipated for 

tumors which are highly pleomorphic, mitotically active, with 
necrosis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

51

 

                 د. مصطفى                       امراض

02

\

3

\

0202

 

  ( عدد االوراق

1

  

)          م

\

3

\

                          موصل

lec: 11

 

RENAL SYSTEM    PATHOLOGY 

Tumors of Renal Pelvis 

  Transitional Cell Carcinoma; 

  Most cases occur in adults.  

  25% has history of analgesic abuse and/or coexistence of renal 

papillary necrosis. 

  Cases have been seen following administration of thorotrast for 

radiographic purposes, and as a complication of cyclophosphamide 
therapy, 

  Hematuria is the most common clinical presentation.  

  Synchronous or metachronous tumors elsewhere in the urinary 

tract: 40%

  5 year survival is 50%.  

  The prognostic factors: 

    - stage of the tumor. 

    - DNA ploidy levels,  

    - vascular invasion.  

 

Tumors of Renal Pelvis 

  Adenocarcinoma:   

Transitional epithelium >chronic inflammation>glandular 
metaplasia > origin of Adenocarcinoma 

  Squamous Cell Carcinoma: 

Transitional epithelium >chronic irritation>  squamous metaplasia 
> origin of squamous ca 

    Usually is high grade 

    Very poor prognosis
 


background image

 

52

 

The Lower Urinary Tract: Ureters

  Congenital Anomalies: (2-3%) 

1. Double ureters. 

2. Ureteropelvic junction obstruction 

    - Most common cause of hydronephrosis in infants and children. 

3. Dverticula 

4. Hydroureter, Massive enlargement of the ureter is called megaureter. 

  Inflammations: 

Occur as part of UTI  

 

Tumors And Tumor-Like Lesions: 

  Primary tumors (rare) . The most common are : 

1. Fibroepithelial polyps 
2. Leiomyoma. 
3. Transitional cell carcinoma 

 

Urinary Bladder: Congenital Anomalies 

  Diverticula: 

Congenital  

    - Acquired (> common), results from persistent urethral obstruction, 
frequently multiple.  

  Most of them are asymptomatic, but may predispose to infection 

and stone formation.  

  Rarely carcinoma may arise in them. 

  Exstrophy: 

Implies developmental failure in the anterior wall of the abdomen 
and the bladder. 
 

  The exposed bladder mucosa may undergo colonic glandular 

metaplasia and is subject to infection, which if becomes chronic, 
the bladder mucosa will undergo ulceration and squamous 
epithelial metaplasia
 of the margins.  


background image

 

53

 

  There is tendency toward the development of adenocarcinoma

  Persistent Urachus: 

adenocarcinoma may arise in it. 

  Vesicoureteral Reflux:  

 

Inflammation: 

   1. Interstitial cystitis (Hunner Ulcer) 

  This is a persistent painful chronic cystitis 

   > women  

  Inflammation and fibrosis of all layers of bladder wall.  

  Etiology: unknown, may be autoimmune. 

     2. Polypoid cystitis, indwelling catheters are the most common cause 

3. Malakoplakia

   Refers to peculiar inflammation, characterized by soft, yellow, 

slightly raised mucosal  plagues 3-4cm in diameter 

  Histologically : infiltration with foamy macrophages, mixed 

occasionally with multinucleated giant cells; with lysosomal and 
extracellular deposition of laminated mineralized  concretions 
known as Michaelis-Gutmann bodies.   

  The condition is related to chronic infections mostly by E.coli and 

proteus species.  

  The pathogenetic proposal, is that there is some defect in 

phagocytic or degradative function of macrophages. 

 

Metaplastic Lesions 

1.  Cystitis Glandularis and Cystitis Cystica, nest of urothelium 

(Brunn nests). 

2.  Squamous Metaplasia, as a response to chronic irritation. 

3.  Nephrogenic Metaplasia  

 


background image

 

54

 

 

Transitional Cell Tumors (urothelial) 

  90% of all bladder tumors  

  Many are multifocal.  

   Most are in the bladder, (also seen in the pelvis, ureters, and 

urethra). 

 

 


background image

 

55

 

Morphology 

  The gross patterns vary from purely papillary  to nodular or flat.  

  The tumors may also be invasive or non invasive.  

  Papillary  lesions  range in size between 1-5cm.  

  They may be multicentric.  

  Overall, the majority of papillary tumors are low grade and most 

arise from the lateral or posterior walls at the bladder base 

 

4 morphologic patterns of urothelial tumors 

 

 


background image

 

56

 

Papillomas 

  1 % of all bladder tumors  

  Youngs. 

   Usually solitary and exophytic, but, sometimes endophytic pattern 

is seen (inverted papilloma).  

  Rarely recur 

  Finger-like papillae have a central core of loose fibrovascular 

tissue covered by transitional epithelial cells that are histologically 
identical to normal urothelium.  

 

 

  Urinary bladder, papilloma 

Urothelial Neoplasms Of Low Malignant Potential 

  Gross: are larger than papillomas 

  Histology: thicker than papilloma or show diffuse nuclear 

enlargement.  

  Mitotic figures are rare.  

  They may recur with the same morphology, are not associated with 

invasion, and only rarely recur as high tumors  

Papillary urothelial carcinoma , low grade 

  Minimal nuclear atypia & infrequent mitoses. 

  Can recur & can invade (infrequently). 

  Has minimal threat to life. 


background image

 

57

 

 

Papillary urothelial carcinoma, high grade 

  Marked nuclear atypia, and some cells show frank anaplasia.  

  Frequent mitoses. 

   Have higher incidence of muscle invasion, progression, local 

invasion & metastasis 

  80% of high grade cancers are invasive whereas <10% of low 

grade cancers invade  

  Hematogenous dissemination, generally occur late. 

 

 

  Papillary TCC, high grade 

Carcinoma In Situ 

  Any cytologically malignant cells within a flat urothelium.  

  It is commonly multifocal and may involve most of the bladder 

surface and extend into the ureters and urethra.  

  If untreated, 50-75% of CIS cases  progress to muscle-invasive 

cancers. 


background image

 

58

 

Other Types Of Carcinoma 

  Squamous Cell Carcinomas,  

  3-7% of bladder cancers  
  urinary schistosomiasis

  Adenocarcinomas, are rare, some arise from urachal remnants 

Epidemiology and Pathogenesis 

  > males (M:F = 3:1).  
   Age:  80% : 50 to 80 years.  
  Causative factors of bladder cancer: 

1. Smoking. 
2. Industrial exposure to arylamines. 

   3. Schistosomiasis. 
   4. Heavy long-term exposure to cyclophosphamide. 
5. Long term use of analgesics. 
   6. Radiation.  
Clinical course 

  Painless hematuriafrequencyurgency and dysuria  
  When ureteral orifice is involved, pyelonephritis or hydronephrosis 

may follow.  

Prognosis: 

  Tumor size, 
   Stage,  
  Grade, 
   Multifocality,  
  Prior recurrence,  
  Associated dysplasia and/or carcinoma in situ in the surrounding 

mucosa.  

Mesenchymal Tumors 

  Benign, rare, the most common is leiomyoma. 
  Malignant, sarcomas are extremely rare. 

  Childhood: embryonal rhabdomyosarcoma.  
  Adults: leiomyosarcoma.  

  Secondary Tumors  

 
 
 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Oday Duraid
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 185 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل