مواضيع المحاضرة: Hematopathology
background image

1

Red Cell Disorders

Disorders  of  red  cells  can  result  in  either  anemia  or  polycythemia  (an  increase  in  the
number of red cells).

Definition: Anemia  is  a reduction  of  the  total  circulating  red  cell  mass  below  normal
limits.  Anemia  reduces  the  oxygen-carrying  capacity  of  the  blood,  leading  to  tissue
hypoxia.
In  practice,  the  measurement  of  red  cell  mass  is  not  easy,  and  anemia  is  usually
diagnosed based on a reduction in the:
●Hematocrit (the ratio of packed red cells to total blood volume) and the
●Hemoglobin concentration of the blood to levels that are below the normal range. These
values correlate with the red cell mass except when there are changes in plasma volume
caused by fluid retention or dehydration.

Effects of anemia: The decrease in tissue oxygen tension that is associated with anemia
triggers  increased  erythropoietin  production  (the  exception  is  that  of  anemia  related  to
chronic  renal  failure,  in  which  erythropoietin-producing  cells  in  the  kidney  are  lost).
Increased  erythropoietin  production  leads  to  compensatory  hyperplasia  of  erythroid
precursors in the bone marrow and, in severe anemias, the appearance of extramedullary
hematopoiesis  within  the  secondary  hematopoietic  organs  (the  spleen,  liver,  and  lymph
nodes).
The hallmark of increased marrow output is reticulocytosis, the appearance of increased
numbers  of  newly  formed  red  cells  (reticulocytes)  in  the  peripheral  blood.  In  contrast,
disorders  of  decreased  red cell  production  (aregenerative  anemias)  are  characterized  by
reticulocytopenia.

Classification of anemia:
Morphologic  classification: 
is  based  on  the  morphology  of  red  cells;  this  is  often
correlates  with  the  cause  of  their  deficiency.  Specific  red  cell features  that  provide
etiologic clues include:
●Cell size (normocytic, microcytic, or macrocytic).
●Degree of hemoglobinization, which is reflected in the color of the cells (normochromic
or hypochromic).
●Shape of the cells.
These  features  are  judged  subjectively  by  visual  inspection  of  peripheral  smears  (blood
film) and are also expressed quantitatively through the following indices:
Mean  cell  volume  (MCV): the  average  volume  per  red  cell,  expressed  in  femtoliters
(cubic microns)


background image

2

Mean cell hemoglobin (MCH): the average content (mass) of hemoglobin per red cell,
expressed in picograms
Mean  cell  hemoglobin  concentration  (MCHC): the  average  concentration  of
hemoglobin in a given volume of packed red cells, expressed in grams per deciliter.

Iron Deficiency Anemia:
It is the most common form of nutritional deficiency.
Iron deficiency anemia can result from a variety of causes:
1. Low intake and poor availability from predominantly vegetarian diets are an important
cause of iron deficiency.
2. Malabsorption can occur with sprue and celiac disease or after gastrectomy.
3.  Increased  demands  not  met  by  normal  dietary  intake  occur  around  the  world  during
pregnancy and infancy.
4. Chronic blood loss is one of the most important causes of iron deficiency anemia. This
loss  may  occur  from  the  gastrointestinal  tract  (e.g.,  peptic  ulcers,  colonic  cancer,
hemorrhoids,  hookworm  disease)  or  the  female  genital  tract  (e.g.,  menorrhagia,
metrorrhagia, cancers).
Regardless  of  the  cause,  iron  deficiency  develops  insidiously.  At  first  iron  stores  are
depleted,  leading  to  a  decline  in  serum  ferritin  and  the  absence  of  stainable  iron  in  the
bone marrow. This is followed by a decrease in serum iron and a rise in the serum iron-
binding capacity. Ultimately the capacity to synthesize hemoglobin is diminished, leading
to anemia and even reduced immunocompetence.

Pathologic features (Lab findings):
●The  red  cells  are  microcytic  and  hypochromic,  reflecting  the  reductions  in  MCV  and
MCHC.
●For unclear reasons, iron deficiency is often accompanied by an increase in the platelet
count.
●Although erythropoietin levels are increased, the marrow response is blunted by the iron
deficiency, and thus the marrow cellularity is usually only slightly increased.

Diagnostic criteria include:
●Anemia, hypochromic and microcytic red cell indices.
●Low serum ferritin and serum iron levels.
●Low transferrin saturation.
●Increased total iron-binding capacity.
It  is  important  to  remember  that  in  reasonably  well-nourished  persons,  microcytic
hypochromic anemia is not a disease but rather a symptom of some underlying disorder.


background image

3

Anemia of Chronic Disease:
This  is  the  most  common  form  of  anemia  in  hospitalized  patients.  It  superficially
resembles  the  anemia  of  iron  deficiency,  but  it  stems  from  inflammation-induced
sequestration of iron within the cells of the mononuclear phagocyte (reticuloendothelial)
system. It occurs in a variety of chronic inflammatory disorders, including the following:
●Chronic  microbial  infections,  such  as  osteomyelitis,  bacterial  endocarditis,  and  lung
abscess
●Chronic immune disorders, such as rheumatoid arthritis and regional enteritis
●Neoplasms, such as Hodgkin lymphoma and carcinomas of the lung and breast
The  serum  iron  levels  are  usually  low,  and  the  red  cells  can  be  normocytic  and
normochromic,  or,  as  in  anemia  of  iron  deficiency,  hypochromic  and  microcytic.
However, the anemia of  chronic disease is associated with increased storage iron in the
bone  marrow,  a  high  serum  ferritin  concentration,  and  a  reduced  total  iron-binding
capacity,  all  of  which  readily  rule  out  iron  deficiency.  This  combination  of  findings  is
attributable to high concentrations of circulating hepcidin, which inhibits ferroportin and
thereby block  the  transfer  of  iron  from  the  mononuclear  phagocyte  storage  pool  to  the
erythroid precursors.

Megaloblastic Anemias:
In megaloblastic anemia the red cells are abnormally large (MCV >95 FL).
There are two principal causes of megaloblastic anemia:
●Folate deficiency.
●Vitamin B

12

deficiency.

Both vitamins are required for DNA synthesis, and, hence, the effects of their deficiency
on hematopoiesis are quite similar.
Pathogenesis: The morphologic hallmark of megaloblastic anemias is an enlargement of
erythroid  precursors  (megaloblasts),  which  gives  rise  to  abnormally  large  red  cells
(macrocytes).  The  other  myeloid  lineages  are  also  affected.  Most  notably,  granulocyte
precursors  are  enlarged  (giant  metamyelocytes)  and  yield  highly  characteristic
hypersegmented neutrophils. Underlying the cellular gigantism is an impairment of DNA
synthesis,  which  results  in  a  delay  in  nuclear  maturation  and  cell  division.  Because  the
synthesis of RNA and cytoplasmic elements proceeds at a normal rate and thus outpaces
that of the nucleus, the hematopoietic precursors show nuclear-cytoplasmic asynchrony.
Erythrocyte,  Granulocyte  and  platelet  precursors  are  all  affected.  As  a  result,  most
patients  with  megaloblastic  anemia  develop  pancytopenia  (anemia,  thrombocytopenia,
and granulocytopenia).

Pathologic features (Lab findings):
●The anemia is macrocytic (MCV >95 fL).
●The macrocytes are typically oval in shape.


background image

4

The reticulocyte count is low.
●The  total  white  cell  and  platelet  counts  may  be  moderately  reduced,  especially  in
severely anaemic patients.
●A proportion of the neutrophils show hypersegmented nuclei (with six or more lobes).
●The  bone  marrow  is  markedly  hypercellular,  as  a  result  of  increased  numbers  of
megaloblasts.
●These  cells  are  larger  than  normoblasts  and  have  a  delicate,  finely  reticulated  nuclear
chromatin  (suggestive  of  nuclear  immaturity)  and  an  abundant,  strikingly  basophilic
cytoplasm.
●The granulocytic precursors also demonstrate nuclear-cytoplasmic asynchrony, yielding
giant metamyelocytes.
●Megakaryocytes, too, may be abnormally large.

Causes of vitamin B12 deficiency:
●Nutritional: Especially vegans.
●Malabsorption: Gastric causes = Pernicious anemia. Congenital lack or abnormality of
intrinsic factor. Total or partial gastrectomy.
Intestinal  causes:  Intestinal  stagnant  loop  syndrome-jejunal  diverticulosis,  blind-loop,
stricture, etc. Chronic tropical sprue. Ileal resection and Crohn's disease.
(Pernicious anemia: This is caused by autoimmune attack on the gastric mucosa leading
to atrophy of the stomach).

Pernicious  anemia: This  disease  results  from  an  autoimmune  reaction  against  parietal
cells  and  intrinsic  factor  itself,  which  produces  gastric  mucosal  atrophy  (autoimmune
chronic gastritis).
Several associations favor an autoimmune basis:
●Autoantibodies  are  present  in  the  serum  and  gastric  juice  of  most  patients  with
pernicious anemia.
Three types of antibodies have been found:
■Parietal canalicular antibodies, which bind to the mucosal parietal cells.
■Blocking antibodies, which block the binding of vitamin B

12

to intrinsic factor.

■Binding  antibodies  that  react  with  intrinsic  factor-B

12

complex  and  prevent  it  from

binding to the ileal receptor.
●An  occurrence  of  pernicious  anemia  with  other  autoimmune  diseases  such  as
Hashimoto thyroiditis, Addison disease, and type I diabetes mellitus is well documented.
●The frequency of serum antibodies to intrinsic factor is increased in patients with other
autoimmune diseases.
Patients with pernicious anemia have an increased risk of gastric carcinoma.
The diagnostic features of pernicious anemia include:
●Low serum vitamin B

12

levels.


background image

5

●Normal or elevated serum folate levels.
●Serum antibodies to intrinsic factor.
● Megaloblastic anemia.
●Leukopenia with hypersegmented granulocytes.
●A  dramatic  reticulocytic  response  (within  2-3  days)  to  parenteral  administration  of
vitamin B

12

.

Causes of folate deficiency:
●Nutritional:  Especially  old  age,  institutions,  poverty,  famine,  special  diets,  goat's  milk
anemia, etc.
●Malabsorption:  Tropical  sprue,  gluten-induced  enteropathy  (adult  or  child).  Possible
contributory  factor  to  folate  deficiency  in  some  patients  with  partial  gastrectomy,
extensive jejunal resection or Crohn's disease.
●Excess utilization:
■Physiological: Pregnancy and lactation, prematurity.
■Pathological: Hematological diseases: hemolytic anemias, myelofibrosis.
■Malignant disease: carcinoma, lymphoma, myeloma.
■Inflammatory diseases: Crohn's disease, tuberculosis, rheumatoid arthritis, psoriasis.
●Excess urinary folate loss: Active liver disease, congestive heart failure.
●Drugs: Anticonvulsants, sulfasalazine.
●Mixed: Liver disease, alcoholism, intensive care.
The diagnostic features of pernicious anemia include
●Low serum vitamin B

12

levels.

●Normal or elevated serum folate levels.
●Serum antibodies to intrinsic factor.
●Moderate to severe megaloblastic anemia.
●Leukopenia with hypersegmented granulocytes.
●A  dramatic  reticulocytic  response  (within  2-3  days)  to  parenteral  administration  of
vitamin B

12

.

Aplastic Anemia:
Aplastic  anemia  is  “a  disorder  in  which  multipotent  bone  marrow  stem  cells  are
suppressed, leading to marrow failure and pancytopenia.” ,
Etiology:
Aplastic anemia is divided etiologically in to:
■Primary (idiopathic) (50% of cases)
■Secondary to damaging agent to the BM:
●Known toxic agent to the BM:
*Predictable  damage,  which  is  dose  related,  and  usually  reversible.  Included  in  this
category are antineoplastic drugs, benzene, and chloramphenicol.


background image

6

*Unpredictable  ("idiosyncratic"  or  hypersensitivity)  damage  to  small  doses  of  known
myelotoxic drugs (e.g., chloramphenicol) or to drugs such as sulfonamides, which are not
myelotoxic in other persons.
●After certain viral infections, most often community-acquired viral hepatitis.
Marrow aplasia develops several months after recovery from the hepatitis and follows a
relentless course.

Pathogenesis: Autoreactive T cells may play an important role in marrow failure. This is
supported  by  the  observation  that  in  70%  to  80%  of  cases  aplastic  anemia  responds  to
immunosuppressive  therapy  aimed at  T  cells.  Perhaps  viral  antigens,  drug-derived
haptens, and/or genetic damage create neoantigens within stem cells that serve as targets
for the T cells.
A  small  fraction  of  patients  with  "acquired"  aplastic  anemia  have  inherited  defects  in
DNA telomerase, which is needed for the maintenance and stability of chromosomes. In
these  settings,  the  outcome  is  direct  damage  to  and  senescence  of  hematopoietic  stem
cells.

Pathologic features (Lab findings):
●The bone marrow is markedly hypocellular, with greater than 90% of the intertrabecular
spaces occupied by fat.
●The  limited  cellularity  often  consists  of  only  lymphocytes  and  plasma  cells.  These
changes  are  better  appreciated  in  bone  marrow  biopsy  specimens  than  in  marrow
aspirates, which often yield a "dry tap."
●Thrombocytopenia  and  granulocytopenia  may  result  in  hemorrhages  and  bacterial
infections, respectively.
It is important to distinguish aplastic anemia from anemias caused by:
■Marrow infiltration (myelophthisic anemia).
■Aleukemic leukemia.
■Granulomatous diseases affecting the BM.
Because  pancytopenia  is  common  to  these  conditions,  their  clinical  manifestations  may
be  indistinguishable,  but  they  are  easily  distinguished  by  examination  of  the  bone
marrow.

Hemoglobinopathies and Thalassemia:
The hemoglobinopathies  are  “a  group  of  hereditary  disorders  that  are  defined  by  the
presence  of  structurally  abnormal  hemoglobins”.  The  prototypical  (and  most  prevalent)
hemoglobinopathy is caused by a mutation in the β-globin chain gene that creates sickle
hemoglobin (HbS). The disease associated with HbS is sickle cell anemia. HbS, like 90%
of  other  abnormal  hemoglobins,  results  from  a  single  amino  acid  substitution  in  the
globin chain. On average, the normal adult red cell contains 96% HbA (α

2

β

2

), 3% HbA

2


background image

7

2

δ

2

),  and  1%  fetal  Hb  (HbF,  α

2

γ

2

).  Substitution  of  valine  for  glutamic  acid  of  the  β-

chain  produces  HbS.  In  homozygotes  all  HbA  is  replaced  by  HbS,  whereas  in
heterozygotes only about half is replaced.
In  parts  of  Africa  where  malaria  is  endemic  the  gene frequency  approaches  30%,  as  a
result of a small but significant protective effect of HbS against Plasmodium falciparum
malaria. Worldwide, sickle cell  anemia is the most common form of familial hemolytic
anemia.

Sickle Cell Anemia:
Pathogenesis:
●Upon  deoxygenation,  HbS  molecules  undergo  polymerization  (gelation  or
crystallization).  These  polymers  distort  the  red  cell,  which  assumes  an  elongated
crescentic, or sickle, shape.
●Sickling  of  red  cells  is  initially  reversible  upon  reoxygenation;  however,  membrane
damage  occurs  with  each  episode  of  sickling,  and  eventually  the  cells  accumulate
calcium, lose potassium and water, and become irreversibly sickled.

Consequences of sickling :
Two major consequences of RBCs sickling.
●Repeated  episodes  of  deoxygenation  cause  membrane  damage  and  dehydration  of  red
cells,  which  become  rigid  and  irreversibly  sickled.  These  dysfunctional  red  cells  are
recognized  and  removed  by  mononuclear  phagocyte  cells,  producing  a  chronic
extravascular hemolytic anemia.
●The sickling of red cells produces widespread microvascular obstructions, which result
in ischemic tissue damage and pain crises.

Pathologic features (Lab findings):
Homozygous disease:
●The hemoglobin is usually 6-9 g/dL.
●Sickle cells and target cells occur in the blood.
●Features of splenic atrophy (e.g. Howell Jolly bodies) may also be present.
●Screening tests for sickling are positive when the blood is deoxygenated.
●Hemoglobin electrophoresis: In Hb SS: No Hb A is detected.
The  amount  of  Hb  F  is  variable  and  is  usually  5-15%.  Larger  amounts  are  normally
associated with a milder disorder.

Sickle cell trait:
●This  is  a  benign  condition  with  no  anemia  and  normal  appearance  of  red  cells  on  a
blood film.


background image

8

●Hematuria is the most common symptom and is thought to be caused by minor infarcts
of the renal papillae.
●Hb S varies from 25 to 45% of the total hemoglobin.

Diagnosis:
●In full-blown sickle cell disease, at least some irreversibly sickled red cells can be seen
on an ordinary peripheral blood smear.
●In sickle cell trait, sickling can be induced in vitro by exposing cells to marked hypoxia.
●The ultimate diagnosis depends on the electrophoretic demonstration of HbS.
●Prenatal diagnosis of sickle cell anemia can be performed by analyzing the DNA in fetal
cells obtained by amniocentesis or biopsy of chorionic villi

Thalassemias:
The thalassemias are “a heterogeneous group of inherited disorders caused by mutations
that decrease the rate of synthesis of α- or β-globin chains”. As a consequence there is a
deficiency of hemoglobin, with additional secondary red cell abnormalities caused by the
relative excess of the other unaffected globin chain.
Molecular  Pathogenesis: A  diverse  collection  of  molecular  defects  underlies  the
thalassemias,  which  are  inherited  as  autosomal  codominant  conditions.  The  adult
hemoglobin,  or  HbA,  is  a  tetramer  composed  of  two  α  chains  and  two  β  chains.  The
mutations  that  cause  thalassemia  are  particularly  common  among  Mediterranean,
African, and Asian populations.

β-Thalassemia: The  β-globin  mutations  associated  with  β-thalassemia  fall  into  two
categories:
1. β

0

, in which no β-globin chains are produced; and

2. β

+

, in which there is reduced (but detectable) β-globin synthesis.

The majority of mutations consist of single-base changes.
Individuals  inheriting  one  abnormal  allele  have  thalassemia  minor  or  thalassemia  trait,
which is asymptomatic or mildly symptomatic.
Most individuals inheriting any two β

0

and β

+

alleles have β- thalassemia major.

Two conditions contribute to the pathogenesis of the

anemia in β-thalassemia:

1.  The  reduced  synthesis  of  β-globin  leads  to  inadequate  HbA  formation,  so  that  the
MCHC is low, and the cells appear hypochromic and microcytic.
2. Red cell hemolysis is even more important is, which results from the unbalanced rates
of  β-globin  and  α-globin  chain  synthesis.  Unpaired  α  chains  form  insoluble  aggregates
that precipitate within the red cells and cause membrane damage that is severe enough to
provoke extravascular hemolysis. Erythroblasts in the bone marrow are also susceptible
to  damage  through  the  same  mechanism,  which  in  severe  β-thalassemia  results  in  the
destruction of the majority of erythroid progenitors before their maturation into red cells.


background image

9

This intramedullary destruction of erythroid precursors (ineffective erythropoiesis) is also
associated  with  an  inappropriate  increase  in  the  absorption  of  dietary  iron,  which  often
leads to iron overload.

Laboratory diagnosis: (β-Thalassemia major):
●There is a severe hypochromic, microcytic anemia.
●Raised reticulocyte percentage.
●Normoblasts, target cells and basophilic stippling in the blood film.
●Hemoglobin electrophoresis reveals absence or almost complete absence of Hb A.
●Almost all the circulating hemoglobin being Hb F.

β-Thalassemia  trait  (minor): This  is  a  common,  usually  symptomless,  abnormality
characterized by:
●A hypochromic, microcytic blood picture (MCV and MCH very low) and mild anemia
(hemoglobin 10-12.g/ dL).
●A raised Hb A2 (>3.5%) confirms the diagnosis.

α-Thalassemia syndromes: These are usually caused by gene deletions.
As there are normally four copies of the α-globin gene:
The clinical severity can be classified according to the number of genes that are missing
or inactive.
Loss  of  all  four  genes  completely  suppresses  α-chain  synthesis.  Because the  α  chain  is
essential in fetal as well as in adult hemoglobin: This is incompatible with life and leads
to death in utero (hydrops fetalis).
Three α gene deletions leads to a moderately severe (hemoglobin 7-11 g/dL) microcytic,
hypochromic  anemia  with splenomegaly.  This  is  known  as  Hb  H  disease  because
hemoglobin H (β4) can be detected in red cells of these patients by:
●Electrophoresis or
●In reticulocyte preparations.
In fetal life: Hb Barts (γ4) occurs.
The  α-thalassemia  traits  are  caused  by  loss  of one  or  two  genes  and  are  usually  not
associated  with  anemia,  although  the  mean  corpuscular  volume  (MCV)  and  mean
corpuscular hemoglobin (MCH) are low. Hemoglobin electrophoresis is normal.

Hemolytic Anemias:
Normal  red  cells  have  a  life  span  of  about  120 days.  Anemias  that  are  associated  with
accelerated  destruction  of  red  cells  are  termed  hemolytic  anemias.  Destruction  can  be
caused by:
1. Inherent (intracorpuscular) red cell defects, which are usually inherited, or
2. External (extracorpuscular) factors, which are usually acquired.


background image

10

There are certain general features of hemolytic anemias. All are characterized by:
●An increased rate of red cell destruction.
●A  compensatory  increase  in  erythropoiesis  that  results  in  reticulocytosis.  In  severe
hemolytic anemias, extramedullary hematopoiesis often develops in the spleen, liver, and
lymph nodes.

Extravascular and Intravascular hemolysis:
There are two main mechanisms whereby red cells are destroyed in hemolytic anaemia.
●Extravascular  hemolysis:  There  is  excessive  removal  of  red  cells  by  cells  of  the
reticuloendothelial system.
●Intravascular hemolysis: The red cells are broken down directly in the circulation.
Whichever mechanism dominates will depend on the pathology involved.

Non-Immune Hemolytic Anemia:
Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency (G6PDD):
The  red  cell  is  vulnerable  to  injury  by  endogenous  and  exogenous  oxidants,  which  are
normally inactivated by reduced glutathione (GSH). Abnormalities affecting the enzymes
that are required for GSH production reduce the ability of red cells to protect themselves
from oxidative injury and lead to hemolytic anemias. The prototype (and most prevalent)
of  these  anemias  is  that  associated  with  a  deficiency  of  glucose-6-phosphate
dehydrogenase (G6PD). The G6PD gene is on the X chromosome.
G6PD deficiency produces no symptoms until the patient is exposed to an environmental
factor (most commonly infectious agents or drugs) that results in increased oxidant stress.
The  drugs  incriminated  include  antimalarials  (e.g.,  primaquine), sulfonamides,
nitrofurantoin,  phenacetin,  aspirin  (in  large  doses),  and  vitamin  K  derivatives.  More
commonly, episodes of hemolysis are triggered by infections, which induced phagocytes
to  produce  free  radicals  as  part  of  the  normal  host response.  These  offending  agents
produce  oxidants  such  as  hydrogen  peroxide  that  are  sopped  up  by  GSH,  which  is
converted  to  oxidized  glutathione  in  the  process.  Because  regeneration  of  GSH  is
impaired  in  G6PD-deficient  cells,  hydrogen  peroxide  is  free  to "attack"  other  red  cell
components,  including  globin  chains,  which  have  sulfhydryl  groups  that  are  susceptible
to  oxidation.  Oxidized  Hb  denatures  and  precipitates,  forming  intracellular  inclusions
called  Heinz  bodies,  which  can  damage  the  cell  membrane  sufficiently  to  cause
intravascular  hemolysis.  Other  cells  that  are  less  severely  damaged  nevertheless  suffer
from a loss of deformability, and their cell membranes are further damaged when splenic
phagocytes attempt to "pluck out" the Heinz bodies, creating so-called bite cells. All of
these changes predispose the red cells to becoming trapped in the splenic sinusoids and
destroyed by the phagocytes (extravascular hemolysis). Drug-induced hemolysis is acute
and of variable clinical severity. Typically, patients develop evidence of hemolysis after a
lag period of 2 or 3 days. Because the G6PD gene is on the X chromosome, all the red


background image

11

cells of affected males are affected. Most carrier females are asymptomatic. In a variant
known  G6PD  Mediterranean,  found  mainly in  the  Middle  East,  the  enzyme  deficiency
and the hemolysis that occur upon exposure to oxidants are more severe.

Hereditary Spherocytosis (HS):

Is  characterized by  an inherited (intrinsic) defect in the red cell membrane that renders

the  cells  spheroidal,  less  deformable,  and  vulnerable  to  splenic  sequestration  and
destruction.  It  is  transmitted  most  commonly  as  an  autosomal  dominant  trait;
approximately  25%  of  patients  have  a  more  severe  autosomal  recessive  form  of  the
disease.
Pathogenesis:
● HS  is  usually  caused  by  defects  in  the  proteins  involved  in  the  vertical  interactions
between the membrane skeleton and the lipid bilayer of the red cell.
Various  mutations  involving  spectrin  and  ankyrin  that  weaken  the  interactions  between
these proteins cause red cells to lose membrane fragments.
The loss of membrane may be caused by the release of parts of the lipidbilayer that are
not supported by the skeleton.
●The spleen plays a major role in the destruction of spherocytes. The marrow produces
red  cells  of  normal  biconcave  shape  but  these  lose  membrane  and  become  increasingly
spherical (loss of surface area relative to volume) as they circulate through the spleen and
the  rest  of  the  RE  system.    Ultimately,  the  spherocytes  are  unable  to  pass  through  the
splenic microcirculation where they die prematurely.
Pathological features:
●On  smears,  the  red  cells  lack  the  central  zone  of  pallor  because  of  their  spheroidal
shape.
●Spherocytosis, though distinctive, is not diagnostic; it is seen in other conditions, such
as immune hemolytic anemias, in which there is a loss of cell membrane relative to cell
volume.
●Because of their spheroidal shape, HS red cells show increased osmotic fragility when
placed in hypotonic salt solutions, a characteristic that is helpful for diagnosis.
●The  excessive  red  cell  destruction  and  resultant  anemia  lead  to  a  compensatory
hyperplasia of marrow red cell progenitors and an increase in red cell production, which
is marked by peripheral blood reticulocytosis.
●The  other  general  features  of hemolytic  anemias  described  earlier  are  also  present,
pigmented gall stone, which occurs in upto 50% of HS patients.

Traumatic Hemolytic Anemia:
These arise through physical damage to red cells either on:
●Abnormal  surfaces:  (e.g.  artificial  heart  valves or  arterial  grafts),  arteriovenous
malformations or


background image

12

●A microangiopathic hemolytic anemia.
This is caused by red cells passing through abnormal small vessels.
The latter may be caused by:
●Deposition  of  fibrin  strands  often  associated  with  disseminated  intravascular
coagulation (DIC) or
●Platelet adherence as in thrombotic thrombocytopenic purpura (TIP) or
●Vasculitis (e.g. polyarteritis nodosa).
All  of  the  above  produce  vascular  lesions  that  predispose  the  circulating  red  cells  to
mechanical injury.
The morphologic alterations in the injured red cells (schistocytes) are striking and quite
characteristic; "burr cells," "helmet cells," and "triangle cells" may be seen.

Immune Hemolytic Anemias:
Autoimmune Hemolytic Anemias:
Autoimmtme hemolytic anemias (AIHAs) are caused by antibody production by the body
against its own red cells.
They  are  characterized  by  a  positive  direct  antiglobulin  test  (DAT)  also  known  as  the
Coombs' test . Divided into: ●Warm.  ●Cold types.

According to whether the antibody reacts more strongly with red cells at 37°C or 4°C. A.

Classification of immune hemolytic anemias:
A. Warm type:
●Autoimmune:
▪Idiopathic.
▪Secondary: SLE,  other  'autoimmune'  diseases. CLL,  lymphomas. Drugs  (e.g.
methyldopa).
●Alloimmune:
▪Induced by red cell antigens: Hemolytic transfusion reactions. Hemolytic disease of the
newborn.
▪Drug induced: Drug-red cell membrane complex. Immune complex.

B. Cold type:
●Idiopathic.
●Secondary:

▪Infections:  Mycoplasma  pneumonia.  Infectious  mononucleosis.

▪Lymphoma. ▪Paroxysmal  cold  hemoglobinuria  (rare,  sometimes  associated  with
infections, e.g. syphilis).

Laboratory findings (Warm type):
The  hematological  and  biochemical  findings  are  typical  of  an  extravascular  hemolytic
anemia with spherocytosis prominent in the peripheral blood.


background image

13

The DAT is positive as a result of Ig G, Ig G and complement or Ig A on the cells.

Laboratory findings (Cold type):
Are similar to those of warm AIHA EXCEPT that:
●Spherocytosis is less marked.
●Red cells agglutinate in the cold.

Laboratory Diagnosis of Anemias:
The diagnosis is established by
●Decrease in the Hb and the hematocrit (PCV) to levels that are below normal.
●The  red  cell  hemoglobin  content  and  size  of  the  RBCs  are  discriminatory  in  that  the
results can place the anemia into one of three major subgroups:
*Normocytic Normochromic. *Microcytic Hypochromic. *Macrocytic.
●The  presence  of  red  cells  with  a  particular  morphology,  such  as  spherocytes,  sickled
cells, and fragmented cells, provide additional etiologic clues.
●Specialized tests  are  particularly  important  in  establishing  the  diagnosis  of  certain
classes of anemia; these include:
■Gel electrophoresis: used to detect abnormal hemoglobins, such as HbS.
■Coombs test: used to diagnose immunohemolytic anemias.
■Reticulocyte counts: used to distinguish between anemias caused by red cell destruction
(hemolysis) and depressed production (marrow failure).
■Iron indices (serum iron, serum iron-binding capacity, transferrin saturation, and serum
ferritin  concentrations):  used  to  distinguish  between  hypochromic  microcytic  anemias
caused by iron deficiency, anemia of chronic disease, and thalassemia minor.
■Serum and red cell folate and vitamin B

12

concentrations: used to identify the cause of

megaloblastic anemia.
■Plasma  unconjugated  bilirubin  and  haptogloblin  concentrations:  used  to  support  the
diagnosis of hemolytic anemia.
In  isolated  anemia,  tests  performed  on  the  peripheral  blood  are  usually  sufficient  to
establish a cause. In contrast, when anemia occurs in combination with thrombocytopenia
and/or granulocytopenia, it is much more likely to be associated with marrow aplasia or
infiltration; in these instances, BM aspiration & biopsy are often important for diagnosis.


background image

14

Polycythemia (Erythrocytosis):

Polycythemia (Erythrocytosis): This term signifies an increase in the blood concentration
of red cells, which usually correlates with an increase in the hemoglobin concentration.
Polycythemia are of two types:
●Relative  polycythemia  that  is  associated  with  hemoconcentration  caused  by
dehydration,  such        as  with  water  deprivation,  prolonged  vomiting,  diarrhea,  or  the
excessive use of diuretics.
●Absolute  polycythemia,  when  there  is  an  increase  in  the  total  red  cell  mass.  Absolute
polycythemia is either:
■Primary when the increase in red cell mass results from an autonomous proliferation  of
the myeloid stem cells
■Secondary when the red cell progenitors are proliferating in response to an increase in
erythropoietin.
Primary polycythemia (polycythemia vera [PCV]) is a clonal, neoplastic proliferation of
myeloid progenitors.
The increases in erythropoietin that are seen in secondary polycythemias  have a variety
of causes:
●Appropriate: lung disease, high-altitude living, cyanotic heart disease
●Inappropriate:  erythropoietin-secreting  tumors  (e.g.,  renal  cell  carcinoma,  hepatoma,
cerebellar hemangioblastoma).


background image

1

HEMATOPATHOLOGY

WHITE CELL DISORDERS

Disorders  of  white  cells  include  deficiencies  (leukopenias)  and  proliferations (leukocytosis),
which may be reactive or neoplastic.

NON-NEOPLASTIC DISORDERS OF WHITE CELLS

Leukopenia is a decrease in the number of white cells in the peripheral blood, most commonly
the result of a decrease in neutrophils (the most prevalent circulating white cells).

Neutropenia

Neutropenia  signifies  a  reduction in  absolute  neutrophil  number below  normal  in  peripheral
blood;  when  severe (reduced  less  than  500  cells/µl), where  affected  persons  are  extremely
susceptible to bacterial and fungal infections, which can be severe enough to cause death.

Etiology and Pathogenesis
The mechanisms that cause neutropenia can be broadly divided into two categories:

1. Inadequate or ineffective granulopoiesiswhich is a manifestation of:

A. Generalized marrow failure as in:

Aplastic anemia
A variety of leukemias

B. Isolated neutropenia; there is involvement of neutrophilic precursors only as is seen with

Congenital
- Idiopathic benign (racial or familial)
- Cyclical neutropenia syndrome (with 3-4 weeks periodicity)

2. Accelerated removal or destruction of neutrophils:

- Acquired: drug-induced (immune-mediated or direct toxicity)

- Overwhelming infections
- Splenomegaly that leads to sequestration and accelerated removal of neutrophils

Lymphopenias are associated with

1. Congenital immunodeficiency diseases

2. Acquired in association with:

advanced HIV infection

treatment with corticosteroids and other immunosuppressive therapy

Hodgkin disease

Widespread irradiation

Reactive Leukocytosis
An increase in the number of white cells is common in a variety of reactive inflammatory states
caused by microbial and non-microbial stimuli.

Neutrophilic Leukocytosis (Neutrophilia)

a. Acute bacterial infections (especially pyogenic)
b. Sterile inflammation caused by tissue necrosis (myocardial infarction, burns)
c. Metabolic disorders (uremia, eclampsia, acidosis, gout)
d. Neoplasms of all types
e. Acute hemorrhage or hemolysis


background image

2

f. Treatment with myeloid growth factors (G-CSF, GM-CSF)

Eosinophilic Leukocytosis (Eosinophilia)

a. Allergic disorders such as asthma, hay fever, allergic skin diseases (e.g., pemphigus,

dermatitis herpetiformis)

b. Parasitic infestations
c. Drug sensitivity
d. Collagen vascular disorders (polyarteritis nodosa, vasculitis)
e. Certain malignancies (e.g., Hodgkin disease and some non-Hodgkin lymphomas)
f. Hypereosinophilic syndrome
g. Myeloproliferative neoplasms, Chronic eosinophilic leukemia
h. Treatment with GM-CSF

Basophilic  Leukocytosis  (Basophilia): this  is  rare,  often  indicative  of  myeloproliferative
neoplasms (e.g.,  chronic  myeloid leukemia).  Reactive  increase  is  seen  in  myxoedema,
smallpox or chickenpox infections and in ulcerative colitis.

Monocytosis

a. Chronic bacterial infections (e.g., tuberculosis, brucellosis, endocarditis, typhoid)
b. Collagen vascular diseases (systemic lupus erythematosus, rheumatoid arthritis)
c. Hodgkin disease, AML and other malignancies
d. Myelodysplastic syndrome (especially chronic myelomonocytic leukemia)
e. Inflammatory bowel diseases (e.g., ulcerative colitis)

Lymphocytosis

a. Acute  infections:  infectious  mononucleosis,  rubella,  pertussis,  mumps,  hepatitis  A,

cytomegalovirus, HIV,  herpes, Epstein-Barr virus

b. Chronic infections: tuberculosis, toxoplasmosis, brucellosis, syphilis
c. Chronic lymphoid leukemias
d. Acute lymphoblastic leukemia
e. Non-Hodgkin lymphoma (some)
f. Thyrotoxicosis

NEOPLASTIC PROLIFERATIONS OF WHITE CELLS

A.  Lymphoid neoplasmswhich  include  non-Hodgkin  lymphomas,  Hodgkin  lymphomas, acute
and chronic lymphoid leukemias, and plasma cell dyscrasias and related disorders.
B. Myeloid neoplasms arise from stem cells that normally give rise to the formed elements of the
blood: granulocytes, red cells, and platelets. The myeloid neoplasms fall into three fairly distinct
subcategories:

1. Acute  myeloid leukemiasin  which  immature  progenitor  cells  accumulate  in  the  bone

marrow (BM).

2. Chronic myeloproliferative neoplasmsin which inappropriately increased production of

formed blood elements leads to elevated blood cell counts.

3. Myelodysplastic  syndromeswhich  are  characteristically  associated  with  ineffective

hematopoiesis and cytopenias.

ACUTE LEUKEMIAS (AL)

There are two major types of AL; acute lymphoblastic (ALL) and acute myeloblastic (AML).


background image

3

Acute  leukemia is  usually  an  aggressive  clonal  malignant  transformation  involving  the
hematopoietic stem cells or early progenitors and characterized by uncontrolled proliferation of
blasts in the BM with spillage into the peripheral blood and variable infiltration of other organs.

Etiology of AL
Several factors have been linked to the occurrence of AL including:

I. Environmental Agents
A. Ionizing Radiation

Exposure  to  atomic  bomb  explosions  is  associated  with  increased  incidence  of  AL;
younger  age  and those  who  are  closer  to  the  hypocenter are  at  particularly  high  risk.
The predominant type is AML though ALL is reported in younger individuals. Infants
whose mothers were exposed to X-rays during pregnancy are at higher risk. Exposure to
diagnostic  X-rays  or  radioisotopes at  diagnostic  levels  (low  dose)  does  not  increase  the
risk.

B. Chemicals

Exposure  to  the  following agents have been  noted  to  be  associated  with  a  higher

incidence

Benzene

a. Benzene and other petroleum derivatives
b. Shoe makers and plastic glues
c. Handling buses and trucks

Alkylating agents: (cytotoxic drugs used in the treatment of certain malignancies)

II. Host susceptibility to AL is determined by
A. Genetic factors

Fraternal  twins  and  siblings  of  affected  children  are  at  a  2- 4  fold  greater  risk  of
leukemia during the first decade of life than are unrelated children.

If one identical twin is affected, the other twin has a 20% chance of developing ALL.

Those with Down's syndrome have 10-30 fold ↑ risk.

B. Acquired factors; AL show increased incidence in association with the following:

Myelodysplastic syndrome

After chemotherapy + radiotherapy

Chronic myeloproliferative neoplasms

Aplastic anemia

III.  Oncogenic  viruses:  there  is  no  good  evidence  except  for  HTLV-1,  which  may  cause
adult T-cell leukemia/lymphoma.

IV.  Others:  there  is  a  significant  correlation  between  infants with  AL  and alcohol  intake,
smoking, and exposure  to  benzene  and  petroleum  derivatives  of  their  mothers  during
pregnancy.

Pathophysiology of Acute Leukemias

In  acute  leukemia  there  is  a  block  in  differentiation. This  leads  to  the  accumulation  of
immature leukemic blasts in the BM, which suppress the function of normal hematopoietic
stem cells by physical displacement and other poorly understood mechanisms.

Eventually BM failure results, which accounts for the major clinical manifestations of AL.


background image

4

The acute leukemias have the following clinical characteristics:

Variable age of onset: ALs can occur at any age, however, childhood AL (age <15 years) is
usually ALL (80%) whereas adult AL (age ≥15 years) is usually AML (80%).

Abrupt stormy onset especially in children

Symptoms and signs related to BM failure. These include;

a. Pallor,  weakness,  fatigue,  lethargy,  dyspnea  on  exertion,  angina,  and  palpitation (due

mainly to anemia)

b. Fever (reflecting mainly infections resulting from neutropenia)
c. Bleeding such  as; petechiae,  ecchymoses,  epistaxis, and gum  bleeding (secondary  to

thrombocytopenia).

Symptoms related to organ or tissue infiltration:
Generalized  lymphadenopathy,  splenomegaly,  and  hepatomegaly
these are  more
pronounced  in  ALL  than  in  AML. Central  nervous  system  manifestations these  include
headache,  vomiting,  and  nerve  palsies  resulting  from  meningeal  spread;  these  features  are
more  common  in  children  than  in  adults  and  are  more  common  in  ALL than  AML. Gum
infiltration 
is  more  common  in  AML. Testicular  involvement is more  common  in  ALL.
Arthralgia, bone pain and tenderness.

Laboratory diagnosis of Acute Leukemias
The diagnosis of AL is based on the presence of > 20 % blasts in the BM and/or peripheral
blood. However; it can be diagnosed with even < 20 % blasts if 
specific leukemia-associated
cytogenetic or molecular genetic abnormalities are present.
Because of different responses to therapy, it is of great practical importance to distinguish
ALL  from  AML.  The  nuclei  of  lymphoblasts  have  somewhat  coarse  and  clumped
chromatin and one or two nucleoli; myeloblasts tend to have finer chromatin with multiple
nucleoli and more cytoplasm, which may contain granules or Auer rod(s).

Blood film (BF):

a. RBCs: anemia is usually normochromic normocytic and is almost always present.
b. WBCs: the total WBC count is variable. There may be;

 leukocytosis,  where blasts are self-evident, or
 leukopenia, blasts may be present or absent, or
 it may show normal count.

Neutropenia is also a common finding in the peripheral blood.

c. Platelets: the count is reduced in most cases (i.e. <150,000/μL or <150 × 10

9

/L).

BM aspirate is necessary to confirm the diagnosis (especially when low counts).

BM trephine biopsy is only essential when:

1. BM aspirate is inadequate; commonly due to BM fibrosis.
2. To  distinguish  whether  a  poor  aspirate  is  due  to  hypocellularity  or  persistent

leukemia.

Investigations

Hematological: BF and BM findings are already mentioned.
Biochemical tests 
may reveal increased S. uric acid, S. LDH, and hypercalcemia.
Liver & Renal Function Tests 
are performed as a baseline before treatment begins.
Radiological Examination 
may reveal,

a. Lytic bone lesions.


background image

5

b. Mediastinal  widening  caused  by  enlargement  of  the  thymus and/or  mediastinal

lymphadenopathy.

CSF examination may show blast cells infiltration, indicating CNS involvement.
Cytochemistry 
is useful if the leukemia is not obviously myeloid.
Immunophenotyping 
is  indicated  in  all  patients  in  whom  the  leukemia  is  not  obviously
myeloid.
Cytogenetic analysis 
is essential in all patients, best performed on BM aspirate.

Classification of acute leukemia is based on:

1. Morphology of blasts
2. Cytochemistry through the use of special stains like; SBB, PAS, MPO, Estrases…etc
3. Immunophenotyping (analysis by flow cytometry and immunohistochemistry).
4. Genetic analysis includes;

Cytogenetic  analysis

(applied  by  conventional  karyotyping  and  FISH

techniques)

Molecular genetic analysis (applied by PCR and FISH techniques)

Morphological classification

I. French American British (FAB) classification (1976)

A. Acute Lymphoid Leukemia (ALL) is classified into three subtypes:

ALL- L1: Monomorphic blasts, majority are small, high nucleo-cytoplasmic (N/C) ratio,

and scanty cytoplasm with small or inconspicuous nucleoli.

ALL- L2: Heterogeneous blasts, variable sizes and N/C ratios, more prominent nucleoli

with nuclear membrane irregularities.

ALL- L3:  Monomorphic  large  blasts  with  prominent  nucleoli  and  strongly  basophilic,

vacuolated cytoplasm.

B. Acute Myeloid Leukemia (AML) is classified into eight subtypes:

M0: AML with minimal evidence of myeloid differentiation

M1: AML without maturation

M2: AML with maturation

M3: Acute promyelocytic leukemia

M4: Acute myelomonocytic leukemia

M5: Acute monoblastic M5a/monocytic M5b leukemia

M6: Acute erythroleukemia

M7: Acute megakaryoblastic leukemia

II. WHO classification (2000-2002)

There is a consensus that FAB L1, L2 and L3 of ALL are no longer relevant, since L1 & L2
morphology  do  not  predict  immunophenotype,  genetic  abnormalities,  or  clinical  behavior.
ALL-L3  is  generally  equivalent  to  Burkitt  lymphoma  in  leukemic  phase  and  should  be
diagnosed as such.

The WHO Classification of AML had reduced the blast threshold for diagnosis from 30% (in
FAB  classification)  to  20%  in the  peripheral  blood  and/or  BM.  In  addition,  patients  with
certain  clonal,  recurrent  cytogenetic  abnormalities  should  be  considered  to  have  AML
regardless the blast percentage.

Cytochemistry of AL


background image

6

ALL: is negative for Myeloperoxidase, Sudan Black B, and Non-specific estrases. Periodic

Acid Schiff is positive in many cases.

AML:  is  positive  for  Myeloperoxidase,  Sudan  Black  B,  and  Non-specific  estrases.  PAS  is
positive in AML-M6.

Immunophenotyping of AL
This  is  very  useful  in  typing and  subtyping  of AL. CD79a is  a  specific  marker  for B-cells and
CD3 for T-cells. The most specific myeloid marker is anti-myeloperoxidase (MPO).

Karyotyping of AL

ALL

:  the  most  common  karyotypic  abnormalities  in  pre-B-cell ALL is  hyperploidy  (>50

chromosomes/cell), which is associated with t(12: 21) chromosomal translocation involving the
TEL1  and  AML1  genes.  The  presence  of  these  aberrations  correlates  with  a  good prognosis.
Poor  outcomes  are  observed  with  pre-B-cell ALL that  have  translocations  involving  the  MLL
gene on chromosome 11q23 or the Philadelphia (Ph

+

) chromosome.

AML

:  good outcome correlates  with  t(8:21)  &  t(15:17).  Conversely,  poor  outcome  correlates

with Ph

+

, t(6:9) and hyperploidy.

Course & Prognosis of AL
If untreated, patients will only survive for few months, and they will usually die either of severe
infection  or  bleeding. ALL, in  general, carries  a  better  prognosis  than  AML.  T-ALL  patients
have a better prognosis in adult than in children.

Treatment of  childhood ALL  (2-10  year  age) represents  one  of  the  great  success  stories  in
oncology and has the best prognosis; most can be cured. Other groups of patients do less well.

CLASSIC CHRONIC MYELOPROLIFERATIVE NEOPLASMS (MPN)

This term covers a group of clonal disorders of the hematopoietic stem cells that lead to effective
proliferation 
of one or more hematopoietic component in the BM, and in many cases, in the liver
and  spleen  leading  to elevated  blood  levels of  one  or  more myeloid cell  lineages  (i.e.
erythrocytosis, leukocytosis, and thrombocytosis). The classic MPNs include:

1. Chronic myeloid leukemia (CML - Ph

+ve

)

2. Polycythemia vera (PV)
3. Essential thrombocythemia (ET)
4. Primary myelofibrosis (MF)

These disorders are closely related to each other and transitional forms and evolution from one
entity into another occurs during the course of the disease.

Karyotype and Molecular Features

The  vast  majority  of  CML  show the Philadelphia  chromosome,  in  (90-95%)  and M-
BCR-ABL p210 in (99% of patients). Ph chromosome is a minute chromosome 22 from
which  the  long  arms  are  deleted  (22q-).  It  is  part  of  reciprocal  translocation  between
chromosome 9 & 22 t(9; 22) in which part of 22 is clearly visible on 9 but the part of 9
on 22 is too small to be distinguished cytogenetically. This translocation is detected by
PCR or FISH techniques.

Almost all PV  patients,  and  about  55%  of  ET  and  MF  cases  show  an acquired
mutation of cytoplasmic Janus-Associated Kinase 2 (JAK2
) that occurs in the BM and
in  the  peripheral  blood  granulocytes. JAK2 plays  a  major  role  in  normal  myeloid
development.


background image

7

POLYCYTHEMIA

True  polycythemia  refers  to  an absolute  increase  in  total  body  red  cell  volume (mass),  which
usually  manifests  itself  as  a raised  hemoglobin (Hb) concentration  and/or  packed  cell volume
(PCV) above the upper limit of normal for the patient's age and sex in specific population.
A raised Hb (or PCV) can also be due to a reduction in plasma volume, without an increase in
total red cell volume
; this is known as apparent (or relative) polycythemia

.

Polycythemia is classified according to its pathophysiology:
A. Absolute

1. Primary

o

Polycythemia (rubra) vera

o

Familial (congenital) Polycythemia.

2. Secondary

Caused by compensatory erythropoietin increase in:

High altitudes

Pulmonary disease and alveolar hypoventilation (sleep apnoea)

Cardiovascular disease, especially congenital with cyanosis.

Increased affinity hemoglobin (familial Polycythemia).

Heavy cigarette smoking

Caused by inappropriate erythropoietin increase in:

Renal diseases (e.g. hydronephrosis, vascular impairment, cysts, carcinoma)

Tumors (such as uterine leimyoma, renal cell carcinoma.and hepatocellular carcinoma).

B. Relative (Stress or pseudopolycythemia):

a. Cigarette smoking
b. Dehydration: water deprivation, vomiting.
c. Plasma loss: burns, enteropathy.

POLYCYTHEMIA RUBRA VERA (PV)

PV is characterized by generalized hyperplasia of all marrow elements, but dominated by
expansion of the red blood cell mass. Although the diagnostic finding is the increase in red
cell volume (>125%), Hb >18.5 g/dl for men, >16.5 g/dl for women, in many patients there
is also neutrophilia and thrombocytosis in 50% of cases.
The  clinical  features  are  headache,  dyspnea,  blurred  vision, night  sweats, pruritus
(characteristically after hot bath) and plethoric appearance. Splenomegaly occurs in 75%
of  patients

.

Thrombosis  and  hemorrhage  are  the  major  clinical  problems. Typically,  the

prognosis is good with a median survival of 10-16 years. Transition from PV to MF and AL
may occur.

ESSENTIAL THROMBOCYTHEMIA (ET)

ET is  characterized  by  a  sustained  increase  in  platelet  count,  because  of megakaryocytic
proliferation and overproduction of platelets.
A persisting platelet count > 400 × 10

9

/L (400,000 /µL) is the central diagnostic feature but

other causes of raised platelet count need to be fully excluded before the diagnosis can be
made. Many cases are symptomless and diagnosed on routine blood counts. Thrombosis is
a risk in about 25% of the patients. Hemorrhage as a result of abnormal platelet function.
Erythromelalgia is a characteristic symptom (it is a burning sensation felt in hands or feet
and relieved by aspirin). Up to 40% of patients will have palpable splenomegaly, whereas
in others there may be splenic atrophy because of infarction. Abnormal large platelets and


background image

8

megakaryocyte  fragments  may  be  seen  on  blood  film. BM typically shows an  excess
proliferation of abnormal large and mature megakaryocyte, and no or little granulocyte or
erythroid  proliferation. Often  the  disease  is  stationary  for  10-20  years  or  more and  has  a
lesser risk to transform to MF, AL and PV.

PRIMARY MYELOFIBROSIS (MF)

MF is  characterized  by  proliferation  of  multiple  cell  lineages  and  accompanied  by  progressive
BM fibrosis, with development of hematopoiesis in the spleen and liverThe onset is insidious
with  symptoms  of  anemia. About ≥

of  the  patients  have  previous  history  of  PV.  Massive

splenomegaly is the main physical sign.

Laboratory findings:
1. Anemia is usual.
2. The  WBC  and  platelet  counts  are  frequently  high  at  presentation  but with  advanced

disease, leucopenia and thrombocytopenia are common.

3. A  leukoerythroblastic  blood  film  is  found and  the  red  cells  show  characteristic  'tear-

drop' poikilocytes.

4. BM is usually unobtainable by aspiration. Trephine biopsy shows hypercellular marrow;

granulocytic  proliferation  and  increased  numbers  of atypical  megakaryocytes  are
frequently  seen  with  often  decreased  erythropoiesis  in pre-fibrotic  phase 
with extensive
marrow fibrosis 
in fibrotic phase.

Course & prognosis
MF has the poorest prognosis of the MPNs; the median survival is 3-5 years (range 1-15 years).
Causes of death include: heart failure, infection and in 10-20% of cases transformation to AML.

CHRONIC MYELOID LEUKEMIA (CML)

CML  is characterized  by proliferation of a  population  of differentiated  cells  that  leads  to  a
greatly expanded total myeloid mass. CML represents about 15 % of leukemias.

CML has 3 phases during its course:
A. Chronic Phase (CP),

B. Accelerated Phase (AP),

C. Blastic Phase (BP).

The  Chronic  phase (CP) usually  lasts  2-7  years  and in  50%  of  cases  it  is  transformed  to BP
directly.  In  up  to  50%  of  cases  the  diagnosis  is  made  incidentally  from  a  routine  blood  count
(asymptomatic).  There  may  be  features  of  anemia  (pallor,  dyspnoea,  and  tachycardia) and of
abnormal platelet function (bruising, epistaxis, and menorrhagia). Splenomegaly is nearly always
present and is frequently massive.

Laboratory findings

Anemia; usually normochromic normocytic.

Leukocytosis: usually in the range of 20-200 ×10

9

/L.

Blood film shows a full spectrum of granulocytic cells, ranging from blasts (usually 2-10%)
to mature neutrophils, with intermediate myelocytes and neutrophils predominating.

Eosinophils and basophils are usually increased.

Platelet count is usually increased.

BM Aspirate:

Markedly hypercellular marrow

Blast cells < 10% of all nucleated cells (ANC).

Megakaryocytes are small, hypolobed and increased in numbers.


background image

9

BM Biopsy shows complete loss of fat spaces due to dense hypercellularity.

In the Advanced disease (AP & BP) the clinical features are quite variable:

Asymptomatic; the diagnosis is based entirely on blood and marrow findings.

Patients may develop fever, excessive sweating, anorexia and weight loss or bone pain.

Occasionally,  patients  present  with  generalized  lymphadenopathy; where LN  biopsy  shows

nodal infiltration with blast cells that may be myeloid or lymphoid.

Localized  skin  infiltrates  may  be  seen.  Discrete  masses  of blast cells  may  develop  at  almost

any site; these are sometimes referred to as "Myeloid Sarcomas".

Laboratory findings
In  AP: Blasts  range  (10-19%)  in peripheral  blood  and/or  BM,  basophils ≥20%.  Platelet
count  is <  100 ×  10

9

/L or  persistently  >1000 ×  10

9

/L, increasing  spleen  size  and  WBCs

unresponsive to therapy. There may be megakaryocytic proliferation in sizable sheets and
clusters, associated with marked fibrosis.
In BP: Blasts >20% in peripheral blood and/or BM, or extramedullary blast proliferation
(LN, skin, elsewhere), or detection of large foci or clusters of blats in BM biopsy.

Course & prognosis

 CML patients in chronic phase usually show an excellent response with the use of imatinib,

the 5-year survival is around 90%.

 The 5-year survival after SCT is approximately 50-70%, providing that SCT done within the

first year following diagnosis.

 The average survival of patients in AP is 1– 2 years.

 Transformation to acute leukemia that ends with death within 2-6 months.

 Death occurs from terminal blastic transformation or intercurrent hemorrhage or infection.

MYELODYSPLASTIC SYNDROME (MDS)

MDS is characterized by increasing BM failure with quantitative and qualitative abnormalities of
megakaryocytes,  erythroid  and  myeloid  cells.  MDS  is  either  primary  or it  is secondary  to
chemotherapy ± radiotherapy.

Pathogenesis
There  is increased  stem  cell  proliferation with ineffective differentiation  and  maturation,
resulting in a hypercellular BM with peripheral blood pancytopenia
this is the hallmark of the
disease.
Clinically; patients  may  present  with  anemia  (transfusion-dependent),  recurrent  infections and
easy  bruising  or  bleeding (neutrophils  and  monocytes,  and platelets are often  functionally
impaired).

Laboratory findings
A. Peripheral Blood
:

Pancytopenia is frequent

Anemia; is usually macrocytic.

Granulocytes are often decreased in number and frequently lack granulation.

Pelger abnormality (neutrophil with single or bilobed nucleus) is often present.

Platelets may be improperly large or small and are usually decreased in number.

Blasts in variable numbers are present in poor prognosis cases.


background image

10

B. Bone Marrow:

Usually hypercellular.

Multinucleate normoblasts and other dysplastic (dyserythropoietic) features are seen.

Ring sideroblasts may be seen (>4 perinuclear iron granules/normoblast or covering ≥ ⅓
of the nuclear circumference).

Granulocytes and megakaryocytes are dysplastic with abnormal morphology.

At least 10% of the cells in a lineage should be dysplastic to consider the diagnosis of MDS.

THE CHRONIC LYMPHOID LEUKEMIA

A

number  of lymphoproliferative disorders (LPD) are  included  in  this  group  characterized  by

accumulation  in  the  blood  of  mature  lymphocytes  of  either  B- or  T- cell  type.  In  general  the
diseases are incurable but tend to run a chronic and fluctuating course.

Diagnosis
This group is characterized by a chronic persistent lymphocytosis. Subtypes are distinguished by:
1. Morphology.

2. Immunophenotype.

3. Cytogenetics

4. DNA analysis may be useful in showing a monoclonal rearrangement of either Ig (for B-cells)
or T-cell receptor (TCR) genes (for T-cells).

CHRONIC LYMPHOCYTIC LEUKEMIA (CLL)

CLL is  a  low  grade  clonal LPD characterized  by  progressive  accumulation  of  usually  well-
differentiated  CD5

+

lymphocytes  in  the  marrow  with  an  accompanying

peripheral

lymphocytosis.  Involvement  of  LN,  spleen  and  liver  invariably  occurs  sometimes  during  the
disease course. The etiology is unknown. There is seven-fold increased risk of CLL in the close
relatives of the patient.  CLL is the most common of the chronic lymphoid leukemia, accounting
for 60% of cases, and it is the most common in the West representing about 25% of all leukemias
in adults > 50 years.

Clinical features of CLL

1. Asymptomatic; most cases are diagnosed when routine blood test is performed.
2. Lymphadenopathy: Symmetrical enlargement of cervical, axillary or inguinal LNs is usually

discrete and non-tender.

3. Features of anemia & thrombocytopenia may be present.
4. Splenomegaly and less commonly hepatomegaly are common in intermediate & later stages.
5. Early bacterial infections predominate but with advanced disease viral and fungal infections

such as candidiasis and herpes zoster are also seen.

Laboratory findings

Lymphocytosis;  the  absolute  lymphocyte  count  is  >  5  ×  10

9

/L.  The  predominant  cells  are

small  lymphocytes  with  compact  dark-staining  round  nuclei,  scanty  cytoplasm,  and  little
variation  in  size.  The CLL lymphocytes  are  fragile  and  are  frequently  disrupted  during  the
preparation of smears, which produces characteristic smudge cells.

Anemia and Thrombocytopenia are seen in later stages due to BM failure, or hypersplenism

or autoimmune process.

BM examination: BMA shows lymphocyte infiltration >30 % of all nucleated BM cells. BM

biopsy reveals early interstitial and late diffuse pattern of involvement.


background image

11

Immunophenotype shows pan-B-cell markers (CD19

+

& CD22

+

) with CD5

+

& CD23

+

, weak

expression of surface membrane immunoglobulin with weak or negative FMC7 and CD79b.

KaryotypeThe  most  common cytogenetic abnormalities  are deletion  of  13q14 which  is
associated with good prognosis. Triosomy 12, deletion at 11q23 and structural abnormalities
of 17p involving the p53 gene have bad prognosis.

Staging of CLL
It is useful to stage patients at presentation both for prognosis and for deciding on therapy. The
stage  is  determined  by  several  variables  such  as  peripheral  lymphocyte  count, BM  lymphocyte
percentage, presence  or  absence  of  lymphadenopathy,  hepatosplenomegaly. The  presence  of
anemia <10 gm/dL and/or thrombocytopenia <100,000 /µ L indicates advanced disease stage.

Course & prognosis
Many patients, in early stage, never need therapy. Survival ranges from 12 years for early stage
to < 3 years for advanced stage. CLL may transform to:

CLL/PL or frank prolymphocytic leukemia (PL) that is resistant to treatment

Richter's transformation (Immunoblastic lymphoma, localized high grade NHL)

PROLYMPHOCYTIC LEUKEMIA (PLL)

The  prolymphocyte  is  around  twice  the  size  of  a  CLL  lymphocyte  and  has  a  larger  central
nucleolus. PLL typically presents with splenomegaly without lymphadenopathy and with a high
and  rapidly  rising  lymphocyte  count. Diagnosis  is  made  by  the  appearance  of  >  55%
prolymphocytes in blood film. Response to treatment is poor.

HAIRY CELL LEUKEMIA (HCL)

HCL  patients typically  present  with  infections,  anemia  or  splenomegaly.  Lymphadenopathy  is
very uncommon. Pancytopenia is usual. The blood film reveals a variable number of unusually
large  lymphocytes  with  villous  cytoplasmic  projections. BM  biopsy; shows  a  characteristic
appearance of mild fibrosis and a loose diffuse cellular infiltrate.

PLASMA CELL NEOPLASMS (PCNs)

PCNs originate from a clone of B cells that differentiates into plasma cells and secretes a single
complete and/or  partial  immunoglobulin (Ig). These  disorders  are  also  called  monoclonal
gammopathies, due to the presence of usually excessive amounts of serum Igs, referred to as an
M-protein or paraprotein. However, the presence of an M-protein is not necessarily an indication
of an overt B-cell malignancy as it is fairly common in otherwise normal elderly persons.

The plasma cell neoplasms can be divided into many variants:

1. Multiple Myeloma (MM)

MM is  the  most  common  of  the  malignant  plasma  cell  dyscrasias.  It  is  a  clonal neoplastic
proliferation characterized  by plasma  cell accumulation in  the BM or  plasmacytoma, the
presence  of  monoclonal  protein  in  the  serum  and/or  urine and related  tissue  damage that  is
usually associated with multifocal lytic lesions throughout the skeletal system.
The etiology of the disease is unknown. Dysregulation or increased expression of cyclin D is an
early  unifying  event. IL  6  is  a  potent  growth  factor  for  myeloma  cells  and  is  often  active  by
autocrine mechanism.
Hyperploidy  is  present  in  about  half  of  the  tumors  whereas  non-hyperploid  cases  have  a  high
incidence  of  translocations  involving  the Ig heavy-chain  gene  (IGH)  on  chromosome  14.


background image

12

Monoallelic loss of 13q is frequent in both categories and all these genetic abnormalities are also
seen in MGUS. The characteristic immunophenotype is CD38

high

, CD138

high

and CD45

low

.

The most common M component is IgG (60%), followed by IgA (20% to 25%). In the remaining
15%  to  20%  of  cases,  the  plasma  cells  produce only κ  or  λ  light  chains.  Because  of  their  low
molecular weight, the free light chains are rapidly excreted in the urine, where they are termed
Bence-Jones proteins (BJP). Even more commonly, malignant plasma cells produce both serum
M-proteins & BJP in urine. About (3%) of patients have non–secretory  myeloma cells with no
paraprotein in serum or urine

Gross pathologic features of MM

Multiple myeloma presents most often as multifocal destructive bone lesions throughout the
skeletal  system. The  affected  bones  are; vertebral  column (65%), ribs (45%), skull (40%),
pelvis (30%), and femur (25%). There are often pathological fractures and vertebral collapse.

These focal lesions generally begin in the medullary  cavity, erode the cancellous bone, and
progressively  destroy  the  cortical  bone.  The osteolytic  lesions  are  caused  by  osteoclast
activation resulting  from high serum level of RANKL (receptor  activator  of nuclear factor-
κB ligand), produced by plasma cells and BM stroma, which binds to RANK receptors on the
osteoclast surface, which promotes the differentiation and activation of osteoclasts.

Microscopic features of MM

BM examination reveals an increased number of clonal plasma cells.

The neoplastic cells can resemble normal mature plasma cells, but they more often show

abnormal  features,  such  as  prominent  nucleoli  or  abnormal  cytoplasmic  inclusions
containing immunoglobulin.

Plasma cell infiltrations of soft tissues (plasmacytoma) can be encountered in the spleen,

liver, skin, kidneys, lungs, and lymph nodes early or with disease progression.

Terminally, a leukemic picture may emerge (plasma cell leukemia or acute leukemia).

Myeloma nephrosis refers to renal involvement; it is a distinctive feature of MM.

a. Proteinaceous  casts  are  prominent  in  the  distal  convoluted  tubules  and  collecting

ducts. Most of these casts are made up of BJPs.

b. Some casts have tinctorial properties of amyloid.
c. Multinucleate  giant  cells  created  by  the  fusion  of  infiltrating  macrophages  usually

surround the casts.

d. Very  often  the  epithelial  cells  lining  the  cast-filled  tubules  become  necrotic  or

atrophic because of the toxic actions of the Bence-Jones proteins.

e. Pyelonephritis can also occur as a result of the increased susceptibility to bacterial

infections. Less commonly, interstitial infiltrates of abnormal plasma cells are seen.

Metastatic  calcification stemming  from  bone  resorption  and  hypercalcemia  may be

encountered.

The clinical manifestations of the plasma cell dyscrasias result from:

A. The destructive effect of the infiltrating neoplastic cells in various tissues and,
B. The abnormal immunoglobulins secreted by the tumors.

1. Bone pain especially backache.
2. Features  of Anemia results  from  marrow  replacement  as  well  as  from  inhibition  of

hematopoiesis by tumor cells.

3. Recurrent bacterial infections are  serious  clinical  problems.  They  result  from  severe

suppression of normal Ig secretion, abnormal cell-mediated immunity and neutropenia.


background image

13

4. Features of renal failure and/or hypercalcemiaRenal insufficiency occurs in 50% of patients

as  a  result  of proteinaceous  deposit  from  heavy  BJ  proteinuria,  hypercalcemia,  uric  acid,
amyloid and pyelonephritis.

5. Bleeding  tendency.  Myeloma  protein  may  interfere  with  platelet  function  and  coagulation

factors; thrombocytopenia occurs in advanced disease.

6. Amyloidosis develops in 5% to 10% of patients.
7. Hyperviscosity  syndrome may  occur in 2%  of  MM  cases due  to  excessive  production  and

aggregation  of  myeloma  proteins.  Purpura,  hemorrhages,  visual  failure,  CNS  symptoms,
neuropathies and heart failure may be present but these are much more characteristic of LPL.

Diagnosis of Multiple myeloma:
Diagnosis can be made with reasonable certainty if two of the following three criteria are
met:

1. BM clonal plasma cells >10 % of all nucleated marrow cells.
2. A paraprotein in serum and/or urine and,
3. Complications related to organ or tissue infiltrations such as bone disease (osteolytic

bone  lesions  or

osteoporosis),  renal  impairment,  anemia,  hypercalcemia,

hyperviscosity, amyloidosis or recurrent infection.

Note: If the serum paraprotein > 30g/L and/or BM clonal plasma cells are >10% but there is
no evidence of tissue damage the disease is termed asymptomatic or smouldering myeloma
.

Electrophoresis of the serum and urine is an important diagnostic tool. In 97% of cases a
monoclonal  spike  of  complete Ig or Ig light  chain can  be  detected  in  the  serum  and/or
urine.

Anemia  is  usually  normochromic  normocytic or  macrocytic.  Rouleaux  formation  is
marked. Neutropenia and thrombocytopenia occur in advanced disease.

Few plasma cells may appear in the blood film in 15% of cases.

High ESR and C-reactive protein.

Radiological; the diagnosis is strongly suspected when the characteristic focal, osteolytic
punched-out lesions 
in the bone are present (in 60% of cases) especially when located in
the vertebrae or calvarium. Generalized osteoporosis 
(20%) can also be seen and no bone
lesions 
in (20%). In addition, pathological fractures or vertebral collapse are common.

S. Calcium increased in 45% of patients. Typically, the S. alkaline phosphatase is normal
(except following pathological fractures).

S. Creatinine is raised in 20% of cases.

S. Albumin decreases with advanced disease.

S. β

2

-microglobulin is often raised (level < 4 mg/L imply a relatively good prognosis).

Prognosis
Multiple  myeloma  is  a  progressive  disease. Patients  with  serum  β

2

-microglobulin  >  5.5  mg/  L

and serum  albumin  level  <  35  g/L  have  poor  survival  as  do  those  with  frequent  circulating
plasma cells. The median survival with non-intensive chemotherapy is 3 - 4 years.

2. Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance (MGUS)

A  serum  paraprotein  may  sometimes  be detected  in  asymptomatic  individuals without  any
evidence  of  MM  or  other  underlying  disease  and  is  termed  MGUS. It  has  a  high  prevalence
(3.2% and 5.8% in individuals over 50 and 70 years of age, respectively), making this the most
common  plasma cell  dyscrasia. There  is  no  related  organ  damage  or  tissue  impairment


background image

14

(such  as  bone  lesions  or  renal  imparment).  The  proportion  of  plasma  cells  in  the  BM  is
normal (<4%) or only slightly increased (<10%). S. paraproteins are <30 g/L, and there is
no BJP in urine.  Also there should be no evidence of other B-lineage lymphoproliferative
disorder. 
However, patients with MGUS develop a well-defined plasma cell neoplasm (e.g MM)
at a rate of 1% per year. Moreover, MGUS often show the same chromosomal translocations that
are  found  in  full-blown  MM.  Thus,  the  diagnosis  of  MGUS  should  be  made  with  caution  and
only  after  careful  exclusion  of  all  other  forms  of  monoclonal  gammopathies,  particularly
multiple myeloma.

3. Localized Plasmacytomas (solitary plasmacytoma)

These are isolated  plasma  cell  tumors involving  the  skeleton  or  the  soft  tissues. Extraosseous
lesions  occur  mainly  in mucosa  of the  upper  respiratory  tract,  GIT  or  the  skin. The  associated
paraprotein disappears following radiotherapy to the primary lesion. Most of those with solitary
skeletal plasmacytomas 
develop full-blown MM over a period of 5 to 10 years.

4. Plasma cell leukemia (PCL)

PCL  occurs  either  as  a  late  complication  of  MM  or  as  a  primary  disease  characterized  by  the
presence of ≥ 20% plasma cells in the peripheral blood. The outlook is poor.


background image

1

Bleeding Disorders: (Hemorrhagic Diatheses)
Excessive bleeding can result from:
1. Increased fragility of vessels.
2. Platelet deficiency or dysfunction.
3. Derangement of coagulation.
4. Combinations of these.

Tests used to evaluate different aspects of hemostasis are the following:
•Bleeding  time:  This  measures  the  time  taken  for  a  standardized  skin  puncture  to  stop
bleeding  and  provides  an  in  vivo  assessment  of  platelet  response  to  limited  vascular
injury. The reference range depends on the actual method employed and varies from 2 to
9 minutes. Prolongation generally indicates a defect in platelet numbers or function.
•Platelet counts: These are obtained on anticoagulated blood using an electronic particle
counter. The reference range is 150 to 400 × 10

3

/µL.

•Prothrombin time (PT): This assay tests the extrinsic and common coagulation
pathways. A prolonged PT can result from deficiency or dysfunction of: factor VII,
factors X, V, prothrombin, or fibrinogen.
•Partial thromboplastin time (PTT): This assay tests the intrinsic and common clotting
pathways. Prolongation of the PTT can be due to deficiency or dysfunction of: factors
VIII, IX, XI, or XII, factors X, V, prothrombin, or fibrinogen.

Bleeding Disorders Caused By Vessel Wall Abnormalities:
Disorders within  this  category,  sometimes  called  nonthrombocytopenic  purpuras,  are
relatively common but do not usually cause serious bleeding problems. Most often, they
induce  small  hemorrhages  (petechiae  and  purpura)  in  the  skin  or  mucous  membranes,
particularly the gingivae. The platelet count, bleeding time, and results of the coagulation
tests (PT, PTT) are usually normal.
The  varied  clinical  conditions  in  which  hemorrhages  can  be  related  to  abnormalities  in
the vessel wall include the following:
•Many  infections  induce  petechial  and  purpuric  hemorrhages,  but  especially  implicated
are  meningococcemia,  other  forms  of  septicemia,  infective  endocarditis,  and  several  of
the  rickettsioses.  The  involved  mechanism  is  presumably  microbial  damage  to  the
microvasculature (vasculitis) or disseminated intravascular coagulation (DIC).
•Drug  reactions  sometimes  induce  cutaneous  petechiae  and  purpura  without  causing
thrombocytopenia.  In  many  instances,  the  vascular  injury  is  mediated  by  drug-induced
antibodies  and  deposition of  immune  complexes  in  the  vessel  walls,  leading  to
hypersensitivity (leukocytoclastic) vasculitis.
•Scurvy, Cushing  syndrome and  Ehlers-Danlos syndrome  are associated  with
microvascular  bleeding  resulting  from  impaired  formation  of  collagens  needed  for
support of vessel walls.


background image

2

•Henoch-Schönlein  purpura  is  a  systemic  hypersensitivity  disease  of  unknown  cause
characterized  by  a  purpuric  rash,  colicky  abdominal  pain  (presumably  due  to  focal
hemorrhages into the gastrointestinal tract), polyarthralgia, and acute glomerulonephritis.
All  these  changes  result  from  the  deposition  of  circulating  immune  complexes  within
vessels throughout the body and within the glomerular mesangial regions. It is an Ig A-
mediated vasculitis.
•Hereditary  hemorrhagic  telangiectasia  is  an  autosomal  dominant  disorder  characterized
by dilated, tortuous blood vessels with thin walls that bleed readily.

Bleeding Related to Reduced Platelet Number:
Thrombocytopenia: Reduction  in  platelet  number  constitutes  an  important  cause  of
generalized bleeding.  A  count  below  100,000  platelets/μL  is  generally  considered  to
constitute  thrombocytopenia.  However,  spontaneous  bleeding  does  not  become  evident
until platelet counts fall below 20,000 platelets/μL. Platelet counts in the range of 20,000
to  50,000  platelets/μL  can  aggravate  post-traumatic  bleeding.  Bleeding  resulting  from
thrombocytopenia  is  associated  with  a  normal  PT  and  PTT.  Spontaneous  bleeding
associated  with  thrombocytopenia  most  often  involves  small  vessels.  Common  sites  for
such  hemorrhages  are  the  skin  and  the  mucous  membranes  of  the  gastrointestinal  and
genitourinary tracts. The many causes of thrombocytopenia can be classified into the four
major categories:
●Decreased  production  of  platelets:  This  can  accompany  generalized  diseases  of bone
marrow  such  as  aplastic  anemia  and  leukemias  or  result  from  diseases  that  affect  the
megakaryocytes  somewhat  selectively.  In  vitamin  B

12

or  folic  acid  deficiency,  there  is

poor  development  and  accelerated  destruction  of  megakaryocytes  within  the  bone
marrow (ineffective megakaryopoiesis) because DNA synthesis is impaired.
●Decreased  platelet  survival:  This  important  cause  of  thrombocytopenia  can  have  an
immunologic or nonimmunologic etiology.

▪In  the  immune  conditions: platelet  destruction  is  caused  by  circulating  antiplatelet
antibodies or, less often, immune complexes. The antiplatelet antibodies can be directed
against  a  self-antigen  on  the  platelets  (autoantibodies)  or  against  platelet  antigens  that
differ among different individuals (alloantibodies). Alloimmune thrombocytopenias arise
when  an  individual  is  exposed  to  platelets  of  another  person,  as  may  occur  after  blood
transfusion  or  during  pregnancy.  In  the  latter  case,  neonatal  or  even  fetal
thrombocytopenia occurs by a mechanism analogous to

erythroblastosis fetalis.

▪Nonimmunologic destruction of platelets: may be caused by:

Mechanical  injury: in  a  manner  analogous  to  red  cell  destruction  in  microangiopathic

hemolytic anemia. The underlying conditions are also similar, including prosthetic heart
valves and diffuse narrowing of the microvessels (e.g., malignant hypertension).

●Sequestration: Thrombocytopenia,  usually  moderate  in  severity,  may  develop  in  any
patient with marked splenomegaly, a condition sometimes referred to as hypersplenism.


background image

3

The  spleen  normally  sequesters  30%  to  40%  of  the  body's  platelets,  which  remain  in
equilibrium  with  the  circulating  pool.  When  necessary,  hypersplenic  thrombocytopenia
can be ameliorated by splenectomy.
●Dilutional: Massive  transfusions  can  produce  a  dilutional  thrombocytopenia.  Blood
stored for longer than 24 hours contains virtually no viable platelets; thus, plasma volume
and red cell mass are reconstituted by transfusion, but the number of circulating platelets
is relatively reduced.

Immune Thrombocytopenic Purpura (ITP): ITP can occur in:
•The setting of a variety of conditions and exposures (secondary ITP) or
•In the absence of any known risk factors (primary or idiopathic ITP).
There are two clinical subtypes of primary ITP: acute and chronic; both are autoimmune
disorders  in which  platelet  destruction  results  from  the  formation  of  antiplatelet
autoantibodies.

Chronic ITP:
Pathogenesis: Chronic  ITP is caused by the formation of autoantibodies against platelet
membrane glycoproteins. Antibodies reactive with these membrane glycoproteins can be
demonstrated  in  the  plasma  as  well  as  bound  to  the  platelet  surface  (platelet-associated
immunoglobulins)  in  approximately  80%  of  patients. In  the  overwhelming  majority  of
cases,  the  antiplatelet  antibodies  are  of  the  IgG  class. The  mechanism  of  platelet
destruction is as follows: Opsonized platelets are rendered susceptible to phagocytosis by
the  cells  of  the  mononuclear  phagocyte  system especially  of  the  spleen.  About  75%  to
80% of patients are remarkably improved after splenectomy, indicating that the spleen is
the  major  site  of  removal  of  sensitized  platelets.  Since  it  is  also  an  important  site  of
autoantibody  synthesis,  the  beneficial  effects  of  splenectomy  may  in  part  derive  from
removal of the source of autoantibodies.

Acute ITP: Like chronic ITP, this condition is caused by antiplatelet autoantibodies, but
its clinical features and course are distinct. Acute ITP is a disease of childhood occurring
with equal frequency in both sexes.

Drug-induced  immune  thrombocytopenia: An  immunological  mechanism  has  been
demonstrated as the cause of many drug-induced thrombocytopenias. Quinine, quinidine
and  heparin  are  particularly  common  causes. An  antibody-drug-protein  complex  is
deposited  on  the  platelet  surface.  If  complement  is  attached  and the  sequence  goes  to
completion,  the  platelet  may  be  lysed  directly.  Otherwise,  it  is  removed  by
reticuloendothelial  cells  because  of  opsonization  with  immunoglobulin  and  /  or  the  C3
component of complement. The platelet count is often less than 10 x 10

9

/L, and the bone


background image

4

marrow  shows  normal  or  increased  numbers  of  megakaryocytes.  Drug  dependent
antibodies against platelets may be demonstrated in the sera of some patients.

Bleeding Disorders Related To Defective Platelet Functions: Qualitative defects of
platelet function can be congenital or acquired. Several congenital disorders characterized
by prolonged bleeding time and normal platelet count have been described.
Congenital disorders of platelet function can be classified into three groups on the basis
of the specific functional abnormality:
1. Defects of adhesion.
2. Defects of aggregation.
3. Disorders of platelet secretion (release reaction).
Acquired defects of platelet function:
▪Ingestion of aspirin and other nonsteroidal anti-inflammatory drugs which significantly
prolongs the bleeding time.
▪Aspirin: Is a potent, irreversible inhibitor of the enzyme cyclooxygenase.
▪Uremia: Several abnormalities of platelet function are found.

Hemorrhagic Diatheses Related To Abnormalities In Clotting Factors: A deficiency
of every clotting factor has been reported to be the cause of a bleeding disorder, with the
exception of factor XII deficiency, which does not cause bleeding.
The bleeding in factor deficiencies differs from platelet deficiencies in that spontaneous
petechiae  or  purpura  are  uncommon. Rather,  the  bleeding  is  manifested  by  large  post-
traumatic  ecchymoses  or  hematomas,  or  prolonged  bleeding  after  a  laceration  or  any
form  of  surgical  procedure. Bleeding  into  the  gastrointestinal  and  urinary  tracts,  and
particularly into weight-bearing joints, is common.
Hereditary deficiencies have been identified for each of the clotting factors. Deficiencies
of factor VIII (hemophilia A) and of factor IX (Christmas disease, or hemophilia B) are
transmitted  as  sex-linked  recessive  disorders.  Most  others  follow  autosomal  patterns  of
transmission. These hereditary disorders typically involve a single clotting factor.

Deficiencies of Factor VIII-vWF Complex: Hemophilia A and von Willebrand disease,
two  of  the  most  common  inherited  disorders  of  bleeding,  are  caused  by  qualitative  or
quantitative defects involving the factor VIII-vWF complex. Plasma factor VIII-vWF is a
complex  made  up  of  two  separate proteins  (factor  VIII  and  vWF). Factor  VIII;  is  an
intrinsic pathway component required for activation of factor X. Deficiency of factor VIII
gives rise to hemophilia A. Circulating factor VIII is noncovalently associated with very
large  vWF  multimers. The  most  important  function  of  vWF  in  vivo  is  to  promote  the
adhesion  of  platelets  to  subendothelial  matrix. The  two  components  of  the  factor  VIII-
vWF complex are encoded by separate  genes and synthesized in different cells. vWF is
produced by endothelial cells and megakaryocytes and can be demonstrated in platelet α-


background image

5

granules. Endothelial cells are the major source of subendothelial and plasma vWF. vWF
gene  is  located  on  chromosome  12. Factor  VIII  is  made  in  several  tissues;  sinusoidal
endothelial cells and Kupffer cells in the liver and glomerular and tubular epithelial cells
in  the  kidney  appear  to  be  particularly  important  sites  of  synthesis. Factor  VIII  gene  is
located on X chromosome.

Von Willebrand Disease: With an estimated frequency of 1%, von Willebrand disease is
believed  to  be  one  of  the  most  common  inherited  disorders  of  bleeding  in  humans.
Clinically,  it  is  characterized  by  spontaneous  bleeding  from  mucous  membranes,
excessive bleeding from wounds, menorrhagia. In this disorder there is either a reduced
level  or  abnormal  function  of  VWF  resulting  from a  point  mutation  or  major  deletion.
Patients  with  von  Willebrand  disease  have  defects  in  platelet  function  despite  a  normal
platelet count.
Lab findings:
Patients with von Willebrand disease typically have:
•A prolonged bleeding time.
•A normal platelet count.
•The plasma level of active vWF is reduced.
(Because vWF stabilizes factor VIII by binding to it, a deficiency of vWF gives rise to a
secondary decrease in factor VIII levels); this may be reflected by a prolongation of the
PTT  in  von  Willebrand  disease  types  1  and  3. In  most  cases,  it  is  transmitted  as  an
autosomal  dominant  disorder,  but  several  rare  autosomal  recessive  variants  have  been
identified. Because  a  severe  deficiency  of  vWF  has  a  marked  affect  on  the  stability  of
factor VIII, some of the bleeding characteristics resemble those seen in hemophilia.

Hemophilia A (Factor VIII Deficiency):
Hemophilia A is the most common hereditary disease associated with serious bleeding. It
is  caused  by  a  reduction  in  the  amount  or  activity  of  factor  VIII.  Hemophilia  A  is
inherited  as  an  X-linked  recessive  trait,  and  thus  occurs  in  males  and  in  homozygous
females. However,  excessive  bleeding  has  been  described  in  heterozygous  females,
presumably  due  to  extremely  unfavorable  lyonization  (inactivation  of  the  normal  X
chromosome  in  most  of  the  cells).

Approximately  30%  of  patients  have  no  family

history;  their  disease  is  presumably  caused  by  new  mutations. Hemophilia  A  exhibits  a
wide range of clinical severity that correlates well with the level of factor VIII activity.
•Those with less than 1% of normal activity develop severe disease.
•Levels between 2% and 5% of normal are associated with moderate disease.
•Patients with 6% to 50% of activity develop mild disease.
The variable degrees of factor VIII deficiency are largely explained by heterogeneity in
the  causative  mutations.

Several  genetic  lesions  (deletions,  nonsense  mutations  that

create stop codons, splicing errors) have been documented.


background image

6

Lab findings:
Patients with hemophilia A typically have:
•A normal bleeding time.
•A normal platelet count, and a normal PT.
•A prolonged PTT.
(These tests point to an abnormality of the intrinsic coagulation pathway).
►Factor VIII-specific assays are required for diagnosis.

Hemophilia B (Christmas Disease, Factor IX Deficiency):
Severe  factor  IX  deficiency  produces  a  disorder  clinically  indistinguishable  from  factor
VIII deficiency (hemophilia A). This should not be surprising, given that factor VIII and
IX  function  together  to  activate  factor  X.  Wide  spectrums  of  mutations  involving  the
factor  IX  gene  are  found  in  hemophilia  B.  Like  hemophilia  A,  it  is  inherited  as  an  X-
linked recessive trait and shows variable clinical severity. In about 14% of these patients,
factor IX is present but nonfunctional.

Lab findings:
Patients with hemophilia B typically have:
•A normal bleeding time.
•A normal platelet count, and a normal PT.
•A prolonged PTT.
►Factor IX-specific assays are required for diagnosis.

Disseminated Intravascular Coagulation (DIC):
DIC  is  an  acute,  subacute,  or  chronic  thrombohemorrhagic  disorder  occurring  as  a
secondary complication in a variety of diseases.
●It is characterized by activation of the coagulation sequence that leads to the formation
of  microthrombi  throughout  the  microcirculation  of  the  body,  often  in  a  quixotically
uneven distribution.
●Sometimes the coagulopathy is localized to a specific organ or tissue.
●As a consequence of the thrombotic diathesis, there is consumption of platelets, fibrin,
and  coagulation  factors  and,  secondarily,  activation  of  fibrinolytic  mechanisms. Thus,
DIC can present with signs and symptoms relating to:
▪Tissue hypoxia and infarction caused by the myriad microthrombi or
▪A  hemorrhagic  disorder  related  to  depletion  of  the  elements  required  for  hemostasis
(hence,  the  term  "consumption  coagulopathy"  is  sometimes  used  to  describe  DIC).
Activation of the fibrinolytic mechanism aggravates the hemorrhagic diathesis.
Etiology and Pathogenesis: At the outset, it must be emphasized that DIC is not a primary
disease. It is a coagulopathy that occurs in the course of a variety of clinical conditions.
Two major mechanisms trigger DIC:


background image

7

1.  Release of  tissue  factor  or  thromboplastic  substances  into  the  circulation:  Tissue
thromboplastic substances can be derived from a variety of sources, such as the placenta
in  obstetric  complications  and  the  granules  of  leukemic  cells  in  acute  promyelocytic
leukemia. Mucus released from certain adenocarcinomas can also act as a thromboplastic
substance  by  directly  activating  factor  X,  independent  of  factor  VII.  In  gram-negative
sepsis  (an  important  cause  of  DIC),  bacterial  endotoxins  cause  activated  monocytes  to
release interleukin-1 and TNF, both of which increase the expression of tissue factor on
endothelial  cell  membranes  and  simultaneously  decrease  the  expression  of
thrombomodulin. The net result is a shift in balance toward procoagulation.
2. Widespread injury to the endothelial cells: The other major trigger, can initiate DIC by
causing  release  of  tissue  factor,  promoting  platelet  aggregation,  and  activating  the
intrinsic coagulation pathway. TNF is an extremely important mediator of endothelial cell
inflammation  and  injury  in  septic  shock.  Even  subtle  endothelial  injury  can  unleash
procoagulant  activity  by  enhancing  membrane  expression  of  tissue  factor.  Widespread
endothelial  injury  may  be  produced  by  deposition  of  antigen-antibody  complexes (e.g.,
systemic  lupus  erythematosus),  temperature  extremes  (e.g.,  heat  stroke,  burns),  or
microorganisms (e.g., meningococci, rickettsiae).
The  initiating  factors  in  these  conditions  are  often  multiple  and  interrelated. The
consequences of DIC are twofold:
●There is widespread deposition of fibrin within the microcirculation. This can lead to:
▪Ischemia of the more severely affected or more vulnerable organs
▪A  hemolytic  anemia  resulting  from  fragmentation  of  red  cells  as  they  squeeze  through
the narrowed microvasculature (microangiopathic hemolytic anemia).
●A  hemorrhagic  diathesis  can  dominate  the  clinical  picture.  This  results  from
consumption  of  platelets  and  clotting  factors  as  well  as  activation  of  plasminogen.
Plasmin can not only cleave fibrin, but also digest factors V and VIII, thereby reducing
their concentration further.
Morphology: In general, thrombi are found in the following sites in decreasing order of
frequency: brain, heart, lungs, kidneys, adrenals, spleen, and liver.
However, no tissue is spared, and thrombi are occasionally found in only one or several
organs without affecting others.

Acquired disorders are usually characterized by multiple clotting abnormalities.
Vitamin  K  deficiency: Results  in  impaired  synthesis  of  factors  II,  VII,  IX,  and  X  and
protein C.
Since the liver makes virtually all the clotting factors:
Severe parenchymal liver disease: Can be associated with a hemorrhagic diathesis.
Disseminated  intravascular  coagulation: Produces  a  deficiency of  multiple  coagulation
factors.


background image

1

HEMATOPATHOLOGY

TRANSFUSION   MEDICINE

Blood  transfusion  refers  to the  'Safe' transfer  of  blood  or  blood  components  from  a  donor  to  a
recipient.

PRINCIPLES

Blood donation should always be voluntary.

Never give transfusion unnecessarily.

Blood transfusion should follow components policy.

BLOOD DONATION

Donor must be fit & healthy.

It should not harm the donor

It should not transmit any disease to the recipient

Before blood donation the donor should be subjected to:

1. Detailed Medical history (Questionnaire Form)
2. Limited physical examination

Questionnaire form:

1. Name of the donor

2. Sex

3. Age                                                   18-65 year

4.

Weight                                             > 50 Kg (vasovagal reactions become more common

in those who weigh < 50 kg, as the standard donation represents a greater proportion of
their total blood volume).

5. Occupation

Exclusion of any donor returning to occupations such

as fire  fighter or driving bus,  plane  or  train,  heavy  machine or  crane  operator,
scaffolding, , etc. because delayed faint would be dangerous

6. Last donation                                   Not less than 2 months

7. Frequency of donation    2-3 times/y (Max 3 times/yr for females and 4times/yr for males

8. History of blood transfusion         defer 6 months

9. Major surgery                                defer 6 months

10. History of heart disease, active pulmonary disease (active T.B), diabetics, hypertension,

hyperthyroidism.  Those  with  one  of  the  above  diseases  are  generally  deferred  from
donation.


background image

2

11. History  of  blood  diseases  such  as  leukemia,  lymphoma,  thalassaemia  major,  sickle  cell

anemia and polycythemia should be deferred from donation.

12. History of abnormal bleeding tendency should also be deferred

13. History of epilepsy is generally a cause of deferral

14. History of infectious diseases

15. AIDS patients, AIDS contacts, homosexuals, drug abusers, those with multiple partners,

hemophiliacs receiving products of human origin   all should be indefinitely deferred.

16. Hepatitis: history of jaundice or viral hepatitis A: deferred one year. Hepatitis B (HBs Ag

+) or C is deferred permanently.

17. Malaria: those infected are not accepted as blood donors.

18. Brucellosis: deferred for 2 years from last febrile episode.

19. EBV infected patients are deferred for 2 years.

20. Syphilis: patients with this disease are considered as permanent deferral

21. Drugs:  patients on  certain  drugs  (anticoagulants,  antihypertensive,  insulin)  are  not

accepted.

22. Pregnancy:  not  allowed. Accepted  3-6  ms  postpartum to protect  the  donor  from  iron

deficiency.

23. Donor consent: written consent.

Physical Examination

This should be simple & brief and include

1. General appearance
2. Temp: Not more than 37°C
3. Pulse: 60-100 beats/ min
4. Blood pressure: within normal.
5. Weight: At least 50 Kg
6. Hb level: more than 13.5 g/dl for males & 12.5 g/dl for females

Anticoagulants:

ACD (Acid citrate dextrose)
Shelf life of blood

21 days (Now used only in automated plasmapheresis).

CPD (Citrate phosphate dextrose)

Shelf life of blood

28 days

CPD-A (Plus Adenine)

Shelf life of blood

35 days (used now)


background image

3

Blood donation is taken by an aseptic technique into plastic bags designed to hold 450 ml + 45
ml  of  blood,  mixed  with  63  ml  of  anticoagulant.  The  ratio  of  anticoagulant  to  blood  must  be
maintained at the optimal level of 1:7.
The citrate anticoagulates the blood by combining with the blood calcium.

Standard routine cross matching is done by:

Saline tube

Mixing donor cells & recipient serum,
leave the tube at room 
temp (18-25°C)

Albumin tube

by adding albumin to the mixture of the donor cells & recipient
serum at 37°C to detect warm- reacting antibodies

Indirect antiglobulin test

at  37°C  to  detect  antibodies  in  the  recipient  serum  that  coat  or
cause sensitization of the donor red cells

Mandatory tests on blood units:

1. ABO &Rh grouping

2. Test for HIV Ab

3. Test for HBs Ag

4. Test for HCV Ab

5. Test for syphilis

6. Screening for atypical antibodies.

BLOOD TRANSFUSION
Before giving blood to the patient we should do Compatibility testing, which includes:

1. ABO & Rh typing of the donor and the recipient blood

2. Screening of the donor & the recipient sera for unexpected antibodies

3. Cross matching the donor & the recipient blood by cross matching the donor cells & the

recipient serum.

Objectives of cross matching are:

1. Assurance of the ABO compatibility
2. Recognition of clinically significant antibodies


background image

4

The limits for infusions:

Start infusion

Complete infusion

Whole blood or red cells

Within 30 minutes of

removing pack from

refrigerator

Within 4 hours* (or less in

high ambient temperature)

Platelet concentrates

Immediately

Within 20 minutes

Fresh frozen plasma and
cryoprecipitate

As soon as possible

Within 20 minutes

*If a unit is not completed within 4 hours:
Discontinue its use and
Dispose of the remainder through the clinical waste system.

The Whole blood or Packed red cells should be kept refrigerated at 2-6 °C
The upper limit of 6°C is essential to minimize the growth of any bacterial contamination

in the unit of blood.

The  lower  limit  of  2°C  is  essential  to  prevent  hemolysis,  which  can  cause  fatal  bleeding

problems or renal failure.

Complications of blood transfusion

Incidence of transfusion reaction is about 2-5%. It is mostly of mild degree.
Most of the cases are due to (clerical or administrative error).
Laboratory error, nursing service, anesthesia service, and clinical staff errors.

Fatal  complications  are  uncommon (1  in  100,000  to  1  in  500,000  patients  transfused),
mainly due to improper patient identification (the major cause of transfusion deaths).

Complications can be divided broadly into:
1. Immunological complications
2. Nonimmunological complications

IMMUNOLOGICAL COMPLICATIONS:

1. Sensitization to red cells antigens
Because the ABO & Rh D antigens are the only Ags matched between donor and recipient, there
is a possibility of sensitization to other red cells antigens.

In clinical practice this sensitization could lead to:

A. Hemolytic disease of the newborn if the recipient is a female
B. Difficulties in compatibility testing if the recipient required further transfusion
C. Hemolytic transfusion reaction

2. Hemolytic transfusion reaction
This reaction is caused by premature destruction, almost always of the donor cells by antibodies
present in the recipient plasma.

The hemolytic transfusion reaction could be: Immediate or Delayed


background image

5

Immediate Transfusion reaction:

This is the most dangerous type

Usually caused by ABO incompatibility

The antibodies are IgM in type that bind to the red cells and cause complement activation leading
to intravascular  lysis of  the  red  cells  with  production  of  the  anaphylatoxins  the  C3a  &  C5a
librated  during  complement  activation.  The  C3a  &  C5a  will  cause  smooth  muscle  contraction,
platelets  aggregation,  increased  capillary  permeability,  release  of  vasoactive  amines  and
hydrolases from mast cells and granulocytes

Sign & Symptoms

Occur within minutes to I hour from the start of transfusion

Heat in the vein

Throbbing headache

Flushing of the face

Chest tightness

Nausea

Lumber pain

Hypotension & tachycardia

DIC, hemoglobinuria, acute renal failure, collapse & death in severe cases.

Less  commonly  the  haemolysis  is  extra-vascular  caused  by  removal  of  C3b  &  IgG  coated  red
cells by the macrophages in the liver and spleen. Symptoms are usually less rapid in onset occur
usually after 1 hour with fever, jaundice and unexplained decrease in Hb. Renal failure is rare.

Management of Hemolytic Transfusion Reaction

Stop transfusion immediately. Keep the IV line.

Give physiological saline to maintain the blood pressure >100 mg Hg.

Give diuretics to maintain urinary flow > 100 ml/hour

Collect blood sample from site a way from the site of infusion in 3 tubes

1. EDTA sample – for CBP.
2. Citrated sample-for coagulation studies
3. Clotted sample -for serological studies (Blood grouping, Coombs test, repeat antibodies

screening for the recipient, repeat the compatibility testing)

Collect the next urine sample and 24 hr urine post transfusion check for Hburia

Check the label and the number on the blood unit and check the cross match form for any
error.

Tests to be done in the lab

Check the ABO & Rh group of the recipient and the donor samples again

Examine the post transfusion sample for hemolysis & check the donor unit for hemolysis

Do Coombs test on recipient post transfusion sample

Repeat cross match with both pre- & post-transfusion samples

Screen pre- & post-transfusion samples and donor plasma for antibodies

Check the Hb

Coagulation screening test for the possibility of DIC


background image

6

Bacteriological  evaluation:  inspect  the  donor  unit  hemolysis  or  clot.  Blood  from  the
giving set and the blood unit should be cultured

Biochemical studies: test for hemoglobinemia and for bilirubin

Check the urine for hemoglobinuria.

Delayed Transfusion reaction
This  is  manifested usually  7-10  days  after  transfusion  and  is  caused  by  antibodies, which  are
present  in  low  titer  and are  not  detected  at  time  of  cross  matching.  So  this  reaction  is  neither
predictable  nor  preventable.  The  antibodies  are  caused  by  sensitization  due  to  previous
pregnancy or transfusion.

Signs and symptoms: fever, jaundice and lowering of Hb.

3. Febrile reaction due to WBC & platelets Antigens:

Most common immunological reaction

Seen in patients having multiple blood transfusion or pregnancy

Caused by Ab to HLA Ags, WBC & platelets specific Ags (Usually WBC)

The onset of the reaction is delayed 30-90 min after start of transfusion

The main symptom is fever

Management

Slow the transfusion

Give antipyretic

No need to terminate the transfusion

If symptom recur in patients require repeated transfusions we should check the patient for
WBC or Platelets Abs &if these are present we should use WBC depleted blood (by using
WBC filter).

4. Reaction to platelets Ag (Post-transfusion Purpura)

Seen in women with history of multiple pregnancies or in those with history of multiple
transfusion

Caused by Abs to platelets Ag (PI)

The reaction occurs 7-10 days after transfusion

The  main  feature  is  purpura  due  to  thrombocytopenia  (caused  by  destruction  of  the
platelets by the Abs)

It is usually self limiting

5. Reaction due to plasma protein antibodies

Majority are due to Anti IgA antibodies

Main symptom is urticaria

Treatment is by antihistamine

Rarely  more  severe  anaphylactic  reaction  occur  which  should  be  treated  urgently  with
adrenaline and any next transfusion should be IgA deficient blood


background image

7

Important notes:

Severe  reactions  most  commonly  present  during  the  first  15  minutes  of  a
transfusion.

All patients and, in particular, unconscious patients should be monitored during this
period and for the first 15 minutes of each subsequent unit.

NON-IMMUNOLOGICAL COMPLICATIONS:

1. Reaction due to bacterial pyrogens or bacteria:

Although rare complication, it has very high mortality rate characterized by sudden onset of high
fever, shock and bleeding due to DIC. Blood may be contaminated by cold-growing organisms
(pseudomonas  or  colon-aerogenes  group).  These  microorganisms  utilize  citrate  as  the  primary
source of carbon, which leads to citrate depletion and hence clotting of blood. Visual inspection
of the blood units may reveal clots and indicate the presence of contamination.
The infusion of large number of gram-negative microorganisms results in a serious reaction i.e.
endotoxic  shock.  The  latter  is  accompanied  by  fever,  marked  hypotension, pain,  vomiting  and
the development of profound shock. The reaction may start with shaking chills following a latent
period of 30 minutes or more. As little as 10 ml of blood may contain sufficient microorganisms
to produce the reaction.
Management

Do direct examination and culture of the blood from the patient and the blood unit

Give antibiotic IV

This complication could be prevented by

Ensuring aseptic technique in the preparation of blood bags & anticoagulant

Aseptic condition in blood donation

Bags should not be opened for sampling and the unit should be transfused within 24 hr if
any open method has been used

Blood should be kept in accurately controlled refrigerator at 2-6 C

Avoid leaving blood at room temp.

Inspect all blood units for signs of contamination as clotting or haemolysis.

2. Circulatory overload

Transfusion  generally  increases  blood  volume  except  in  those  who  are  actively  bleeding.  This
increase  in  blood  volume  may  be  dangerous  in  the  elderly  with  a  compromised  cardiovascular
function, pregnancy and in those with severe anemia

Prevention

Blood should be give n slowly over 4 hr.

Give diuretics at the start of transfusion-No more than 2 units should be given within 24
hr.

Blood should be given during the daytime and the patient should be followed carefully


background image

8

If signs and symptoms of overload and pulmonary edema occur

Transfusion should be stopped

Patient propped upright

Give diuretics IV

3. Thrombophlebitis; this is a complication of indwelling venous cannulae and is not specifically

related to blood transfusion.

4. Air embolism; this is now a rare complication of transfusion therapy due to the introduction of

plastic  bags,  which  provide  a  closed  system.  Only  large  volumes  of  air,  and  not  the  entry  of  a
few bubbles, result in a clinically significant air embolism. Symptoms include pain, cough, and
sudden onset of dyspnoea. The treatment includes clumping off the administrating tube.

5. Hemosiderosis; each unit of blood contain approximately 200 mg of iron. Repeated transfusions

over many  years, in the absence of blood loss, cause deposition of iron initially in the reticulo-
endothelial system. After 50 units in adults, and lesser amount in children, the liver, myocardium
and  endocrine  glands  are  damaged.  This  is  a  major  problem  in  thalassemia  major  and  other
severe chronic refractory anemias, and this could be prevented by giving chelating agent.

6. Complications of massive transfusion

These tend to occur in cases of replacement the total blood volume within 24 hr (For adult about
10 units/24 hr). This could lead to:
1. Dilution of platelets. 
As blood stored more than 48 hr has no functional platelets. Transfusion
of 8-10 units of blood to an adult will lead to thrombocytopenia (low platelets).  It follows that
any patient receiving many blood units should be monitored through platelets count & judged on
his clinical condition. Some give one platelets unit for every 4 blood units. Others give platelets
transfusion  if  platelets  count  becomes  less  than  100,000  /cmm  if  there  is  bleeding  or  surgical
intervention
2. Dilution of coagulation factors
This  occurs  if  blood  stored  more  than  14  days  is  given.    Blood  stored  less  than  14  days  has
adequate  level  of  most  of  the  coagulation  factors  except  factor  V  &  VIII,  as  they  are  the  most
labile factors.
3. Metabolic changes
a.  Citrate  toxicity. 
This  is  not  a  problem  except  in  a  very  rapid  transfusion  (unit  every  5
minutes).
b. Hyperkalemia & hypocalcemia. These are usually transient & rapidly corrected.

7. Transmission of Infection:
A. Bacterial diseases

Syphilis

The agent is Treponema Pallidum

Donor  is  infective during  the  early  spirochetemia  phase  i.e.  before  the  development  of
the antibodies

Blood products implicated: fresh blood & components

Viability  in  blood:  the  bacteria  are  unlikely  to  survive  more  than  3  days  at  4-6  C,  so
transmission of syphilis by blood is a rare complication.


background image

9

It is more likely to be transmitted by platelets concentrate because of its storage at room
temp and its short shelf life.

If blood is taken from seropositive donor (Showing positive serological tests for syphilis)
this cause passive transmission of the antibodies to the recipient and the recipient become
seropositive for 4-10 days

Prevention

Mandatory screening of all donor units by VDRL or TPHA

Exclusion of high-risk group.

Brucellosis

The agent is Brucella abortus

Viability in stored blood: months

Incubation period: 6 days- 4 months

Reports  of  transfusion  related  brucellosis:  mainly  in  children,  splenctomized  or
immunocompromized.

Prevention: defer infected patient for 2 years after cure

B. Protozoal diseases

Malaria

The gent is Plasmodia Species (vivax, ovale, malariae, falciparum)

Viability: viable in stored blood at 4°C at least 1 week; in case of P. falciparum up to 2
weeks

Blood product implicated: products containing red cells

Incubation period: vivax & falciparum 1 week to 1 month; malariae:  months

Prevention

In  endemic  areas:  prophylactic  treatment  of  donors  with chloroquine  48  h  before  donation  or
single dose of chloroquine to the recipient 24 before transfusion.

C. Viral diseases

AIDS (Acquired immune deficiency syndrome)

The agent is Human immunodeficiency virus HIV type I & II

Blood product implicated: whole blood (cellular& plasma blood components)

Incubation period: mean incubation period is 4.5 yr

Prevention

1. Education through the media
2. Self –exclusion of high risk group
3. Screening all donors for HIV antibodies

Hepatitis Viruses

Post transfusion hepatitis could be caused by the following viruses
1. Hepatitis viruses (A, B, C)
2. Cytomegalovirus (CMV)
3. Epstien-Bar virus (EBV)
Prevention
Tests to screen for Hepatitis B (HBsAg)
Tests to screen for HCV

Exclusion of high risk group




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 135 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