مواضيع المحاضرة: Renal Pathology
background image

 

CHAPTER EIGHT 

PATHOLOGY OF THE URINARY SYSTEM 

 

THE PATHOLOGY OF THE KIDNEY  
INTRODUCTION  
Diseases of the kidney are divided into four categories depending on which component of 
the kidney is primarily affected; these are  
1. Glomerular 2. Tubular  3. Interstitial  4. Vascular  
This division is useful because  
a. The early manifestations of each group of diseases tend to be distinctive.  
b.  These  groups  differ  in  their  pathogenesis,  for  e.g.,  glomerular  diseases  are  often 
immunologically  mediated,  whereas  tubular  and  interstitial  disorders  are  more  likely  to 
be caused by toxic or infectious agents. However, it should be noted that 
1.  The  interdependence  of  renal  components  translated  into  that  damage  to  one 
component is almost always affects secondarily the others.  
2.  All  forms  of  chronic  renal  disease  tend  ultimately  to  damage  all  four  components  of 
the kidney thus, eventuates in chronic renal failure (end-stage kidney disease).  
Clinical Manifestations of Renal Diseases  
These  can  be  grouped  into  well-defined  syndromes,  each  of  which  is  distinctive  to  the 
component that is primarily affected. At this point certain terms need to be clarified  
Azotemia  is  an  "elevation  of  blood  urea,  nitrogen  and  creatinine  levels".  It  is  largely 
related to a decreased glomerular filtration rate (GFR). Azotemia is divided into  
1.  Prerenal  azotemia,  encountered  with  hypoperfusion  of  the  kidneys,  which  decreases 
GFR as in shock states 
2. Renal, which is due to renal parenchymal damage 
3. Postrenal that results from urine out flow obstruction below the level of the kidney.  
Uremia signifies "azotemia associated with biochemical and systemic clinicopathological 
alterations"  such  as  metabolic  and  endocrine  changes,  uremic  gastroenteritis,  peripheral 
neuropathy and fibrinous pericarditis. 
The major renal syndromes are 
Acute  nephritic  syndrome
  is  characterized  by  acute  onset  of  usually  gross  hematuria, 
mild  to  moderate  proteinuria,  azotemia,  edema,  and  hypertension;  it  is  the  classic 
presentation of acute poststreptococcal glomerulonephritis.  
The nephrotic syndrome is characterized by heavy proteinuria (excretion of >3.5 gm of 
protein/day in adults), hypoalbuminemia, severe edema, hyperlipidemia, and lipiduria. 
Asymptomatic  (microscopic)  hematuria  or  proteinuria,  or  a  combination  thereof,  is 
usually a manifestation of mild glomerular abnormalities. 
Acute renal failure refers to recent onset of oliguria or anuria, with azotemia. 
Chronic  renal  failure  refers  to  prolonged  symptoms  and  signs  of  uremia;  it  is  the  end 
result of all chronic renal diseases. 
Urinary  tract  infection  (UTI)  is  characterized  by  bacteriuria  and  pyuria  (bacteria  and 
leukocytes  in  the  urine.  The  infection  may  be  symptomatic  or  asymptomatic,  and  may 
affect the kidney (pyelonephritis) or the bladder (cystitis) only. 
Nephrolithiasis  (renal  stones)  is  manifested  by  renal  colic,  hematuria,  and  recurrent 
stone formation. 
 


background image

 

GLOMERULAR DISEASES  
The glomerulus consists of an anastomosing network of capillaries invested by two layers 
of epithelium; visceral & parietal. The visceral epithelium (podocytes) is an intrinsic part 
of  the  capillary  wall,  whereas  the  parietal  epithelium  lines  Bowman  space  (urinary 
space),  the  cavity  in  which  plasma  ultrafiltrate  first  collects.  The  glomerular  capillary 
wall is the filtration unit and consists of the following structures (Fig. 8-1): 
1. A thin layer of fenestrated endothelial cells (each hole is about 100 nm in diameter).  
2.  Glomerular  basement  membrane  (GBM),  ultrastructally  made  up  of  a  thick,  dense 
central layer (lamina densa), and thinner, lucent peripheral layers, (lamina rara interna & 
externa). 
3.  The  visceral  epithelial  cells  (podocytes)  that  possess  foot  processes  adherent  to  the 
lamina rara externa of the basement membrane. Adjacent foot processes are separated by 
25-nm-wide  filtration  slits  bridged  by  a  thin  slit  diaphragm  composed  in  largely  of 
nephrin. 
4.  The  entire  glomerular  tuft  is  supported  by  mesangial  cells  lying  between  the 
capillaries.  Basement  membrane-like  mechanical  matrix  forms  a  meshwork  through 
which the mesangial cells are scattered. 
The  glomerular  basement  membrane  shows  selective  permeability,  which  is  size-
dependent and charge-dependent.
 The major characteristics of glomerular filtration are 
1. A high permeability to water and small solutes 
2.  Almost  complete  impermeability  to  molecules  of  the  size  and  molecular  charge  of 
albumin. 
3. More permeability to cations than anions.  
The  podocyte  is  decisive  to  the  glomerular  barrier  function  by  providing  a  distal 
resistance to the flow of water and a barrier to the filtration of proteins. It is also largely 
responsible for synthesis of GBM components. 
PATHOGENESIS OF GLOMERULAR DISEASES 
Immune  mechanisms  (antibody-associated  &  cellular)  underlie  most  primary  and  many 
secondary glomerular diseases.  
Circulating Immune Complex-mediated Nephritis (type III hypersensitivity reactions) 
With  circulating  immune  complex-mediated  disease,  the  glomerulus  is  an  "innocent 
bystander"  because  it  is  not  responsible  for  their  formation.  The  antigen  in  these 
complexes may be 
1. Endogenous, as in SLE or  
2.  Exogenous,  as  in  bacterial  (streptococcal),  viral  (hepatitis  B),  parasitic  (Plasmodium 
falciparum
 malaria), and spirochetal (Treponema pallidum) infections.  
3. Unknown as often the case in membranous nephropathy. 
The antigen-antibody complexes are trapped in the glomeruli, where they produce injury, 
mainly through the activation of complement and the recruitment of leukocytes. Electron 
microscopy reveals the immune complexes as electron-dense deposits or clumps that are:  
1. Mesangial  
2. Subendothelial i.e. between the endothelial cells and the GBM  
3. Subepithelial i.e. at the outer surface of the GBM and the podocytes  
The presence of immunoglobulins and complement in these deposits can be demonstrated 
by immunofluorescence microscopy. When fluoresceinated anti-immunoglobulin or anti-


background image

 

complement antibodies are used, the immune complexes are seen as granular deposits in 
the glomerulus (Fig. 8-2).  
Cell-Mediated Immune Glomerulonephritis 
T cell-mediated injury may account for some cases of glomerulonephritis (GN) in which 
either  there  are  no  deposits  of  antibodies  or  immune  complexes,  or the  deposits  do  not 
correlate with the severity of damage.  
Mediators of Immune Injury 
A major pathway of antibody-initiated injury is activation of the complement that leads to 
the  generation  of  chemotactic  agents  (mainly  C5a)  and  thus  recruitment  of  neutrophils 
and monocytes. Neutrophils in turn release  
1. Proteases, which cause GBM degradation;  
2. Oxygen-derived free radicals, which cause cell damage; and  
3. Arachidonic acid metabolites, which contribute to reduction in GFR.  
In  some  cases,  however,  complement-dependent  (but  not  neutrophil-dependent)  injury 
occurs through  the  effect of  the  C5-C9  lytic  component  (membrane  attack  complex)  of 
complement, which causes  
1. Epithelial cell detachment and  
2. Stimulation of mesangial and epithelial cells to secrete various mediators of cell injury.  
3. Up-regulation of transforming growth factor-β (TGF-β) receptors on podocytes; TGF-β 
stimulates synthesis of extracellular matrix, thus giving rise to altered GBM composition 
and thickening. 
Nephritis Caused by In Situ Immune Complexes 
Antibodies  in this  form of  injury react directly with  planted antigens  in the glomerulus. 
The  best-characterized  disease  in  this  group  is  anti-GBM  antibody  GN,  where 
antibodies are directed against fixed antigens in the GBM. It results from the formation of 
autoantibodies directed against the GBM. Deposition of these antibodies creates a linear 
pattern of staining when visualized with immunofluorescence microscopy (Fig. 8-2); this 
is  in  contrast  to  the  granular  pattern  described  for  other  forms  of  immune  complex-
mediated  nephritis.  Sometimes,  the  anti-GBM  antibodies  cross-react  with  basement 
membranes of lung alveoli, resulting in combined lung and kidney lesions (Goodpasture 
syndrome
).  Planted  antigens  also  include  DNA,  bacterial  products,  aggregated  IgG, 
which  deposit  in  the  mesangium  because  of  their  size.  Most  of  these  planted  antigens 
induce a granular pattern of immunoglobulin deposition as seen by immunofluorescence 
microscopy. 
Other Mechanisms of Glomerular Injury 
1. Podocyte injury: this can be induced by antibodies to visceral epithelial cell antigens as 
in  some  cases  of  focal  and  segmental  glomerulosclerosis.  Such  injury  is  reflected  by 
effacement of podocyte's foot processes associated with proteinuria. In most forms loss of 
normal slit diaphragms is a key feature in the development of proteinuria. 
2.  Nephron  Loss:  any  renal  disease  destroying  sufficient  nephrons  to  the  extent  of 
reducing the GFR to 30%-50% of normal shows relentless progression to end-stage renal 
failure.  Such  individuals  develop  proteinuria,  and  their  kidneys  show  widespread 
glomerulosclerosis.  The  latter  is  initiated  by  the  adaptive  hypertrophy  of  the  remaining 
unaffected  glomeruli  to  maintain  renal  function.  These  adaptations  ultimately  lead  to 
further endothelial and epithelial cell injury, which is followed by capillary collapse and 
obliteration,  increased  deposition  of  mesangial  matrix,  and  eventually  by  segmental  or 


background image

 

global sclerosis of glomeruli. This results in further reductions in the nephron mass and a 
vicious cycle of continuing glomerulosclerosis. 
 
THE NEPHROTIC SYNDROME  
This refers to a clinical complex that includes 
1. Massive proteinuria i.e. daily urine protein loss of 3.5 gm or more in adults 
2.  Hypoalbuminemia i.e. plasma albumin levels less than 3 gm/dl 
3. Generalized edema 
4. Hyperlipidemia and lipiduria  
The initial event is a derangement in the glomerular capillary walls that leads to increased 
permeability  to  plasma  proteins  allowing  their  escape  from  the  plasma  into  the 
glomerular filtrate. With long-standing or extremely heavy proteinuria, serum albumin is 
decreased,  resulting  in  hypoalbuminemia.  The  generalized  edema  is,  in  turn,  a 
consequence  of  the  drop  in  plasma  colloid  osmotic  pressure  as  a  result  of 
hypoalbuminemia, and retention of  salt and water by the kidney.  As  fluid  escapes  from 
the  vascular  tree  into  the  tissues,  there  is  a  concomitant  drop  in  plasma  volume,  with 
diminished glomerular  filtration. Compensatory secretion of aldosterone, along with the 
reduced GFR and reduction of secretion of natriuretic peptides, promotes retention of salt 
and water by the kidneys, thus further aggravating the edema. By repetition of this chain 
of  events,  generalized  edema  (anasarca)  may  develop.  It  is  possible  that 
hypoalbuminemia  triggers  increased  synthesis  of  lipoproteins  in  the  liver  &  thus 
hyperlipidemia.  The  lipiduria  reflects  the  increased  permeability  of  the  GBM  to 
lipoproteins. 
The relative frequencies of the several causes of the nephrotic syndrome vary according 
to age.
 In children 1 to 7 years of age, the nephrotic syndrome is almost always caused by 
a primary kidney disease, whereas among adults it is often due to renal manifestations of 
a systemic disease. The most frequent systemic causes of the nephrotic syndrome in 
adults are  
1. Diabetes 

 

 

2. Amyloidosis  

 

 

3. SLE  
The most important primary glomerular lesions that lead to the nephrotic syndrome 
are  
1. Focal and segmental glomerulosclerosis (FSGS), which is more important in adults. 
2. Minimal-change disease (MCD), 
which is more important in children  
3. Membranous nephropathy   
4. Membranoproliferative GN 
 
Minimal-Change Disease (MCD) (Lipoid Nephrosis) 
This  is  the  most  frequent  cause  of  the  nephrotic  syndrome  in  children,  mostly  between 
ages  1  and  7  years  (65%).  The  glomeruli  have  a  normal  appearance  under  light 
microscopy;  however,  electron  microscopy  shows  diffuse  effacement  of  podocyte  foot 
processes. This is presumably due to a T-cell derived factor that causes podocyte damage. 
The  cells  of  the  proximal  convoluted  tubules  are  often  heavily  loaded  with  protein 
droplets  and  lipids  secondary  to  tubular  reabsorption  of  the  leaking  lipoproteins.  The 
renal function is preserved in most individuals. The protein loss is confined to the smaller 


background image

 

serum  proteins,  chiefly  albumin  (selective  proteinuria).  The  prognosis  in  children  with 
this  disorder  is  generally  good;  more  than  90%  of  cases  respond  to  a  short  course  of 
corticosteroid therapy. 
 
Focal  and  Segmental  Glomerulosclerosis  
(FSGS)  is  characterized  histologically  by 
sclerosis  (fibrosis)  affecting  some  but  not  all  glomeruli  (focal)  and  involving  only 
segments of each affected glomerulus (segmental). FSGS is either primary (idiopathic) or 
secondary.  The  former  is  a  common  cause  of  nephrotic  syndrome  in  adults  (30%)  & 
frequent cause in children (10%). The secondary form is seen with   
1. HIV immunodeficiency or heroin abuse (HIV nephropathy, heroin nephropathy)  
2. IgA nephropathy  
3. Maladaptation after nephron loss (see above) 
4. Mutations affecting cytoskeletal proteins of podocytes
 (e.g., nephrin) (inherited form) 
Unlike MCD, there is a higher incidence of hematuria and hypertension; the proteinuria is 
nonselective,  and  the  response  to  corticosteroid  therapy  is  poor.  At  least  50%  of 
individuals with FSGS develop end-stage renal failure within 10 years of diagnosis. The 
pathogenesis  of  primary  FSGS  is  unknown.  As  with  MCD,  permeability-increasing 
factors produced by lymphocytes have been proposed. The entrapment of plasma proteins 
and lipids occurs in foci of injury where sclerosis develops. FSGS initially affects focally 
the  juxtamedullary  glomeruli.  With  progression,  eventually  all  levels  of  the  cortex  are 
affected.  The  affected  segment  of  the  glomerulus  shows  increased  mesangial  matrix, 
obliterated  capillary  lumens,  and  deposition  of  hyaline  masses.  (Fig.  8-3)  In  time, 
progression  of  the  disease  leads  to  global  sclerosis  of  the  glomeruli  with  secondary 
tubular  atrophy  and  interstitial  fibrosis.  About  50%  of  individuals  suffer  renal  failure 
after 10 years. 
 
Membranous Nephropathy (Membranous Glomerulonephritis, MGN)  
This  is a slowly progressive disease, most common in adults 30 to 50 years of age. The 
disease  is  idiopathic  (primary)  in  about  85%  of  cases.  In  the  remainder  it  may  be 
secondary to other disorders, including: 
1. Infections (chronic hepatitis B, syphilis, schistosomiasis, malaria) 
2. Malignancy, particularly lung and colonic carcinomas and melanoma 
3. Autoimmune diseases e.g. SLE  
4. Exposure to inorganic salts (gold, mercury) 
5. Drugs (penicillamin, captoril, NSIAD) 
MGN  is  a  chronic  immune  complex  nephritis.  Most  idiopathic  forms  are  considered 
autoimmune disease caused by antibodies to renal GBM autoantigen. There seems to be a 
direct action of C5b-C9 (the membrane attack complex) on the podocyte and mesangial 
cells,  inducing  them  to  liberate  proteases  and  oxidants  that  can  cause  the  damage.  The 
basic  change  microscopically  is  diffuse  thickening  of  the  GBM  (Fig.  8-4).  By  electron 
microscopy,  this  thickening  is  caused  by  subepithelial  deposits  that  are  separated  from 
each  other  by  small,  spike-like  protrusions  of  GBM  matrix  ("spike  and  dome"  pattern); 
these  can  be  highlighted  by  silver  stains.  With  progression,  these  spikes  close  over  the 
deposits,  to  incorporate  them  into  the  GBM.  Podocytes  show  effacement  of  foot 
processes.  Eventually  the  glomeruli  become  gradually  sclerosed.  Immunofluorescence 
microscopy shows typical granular deposits of  immunoglobulins and complement along 


background image

 

the  GBM.  The  proteinuria  is  nonselective,  involving  globulins  and  albumin  molecules. 
Overall,  only  40%  suffer  progressive  disease  terminating  in  renal  failure  after  2  to  20 
years.  
 
Membranoproliferative Glomerulonephritis (MPGN)
  
This is manifested histologically not only by GBM thickening but also by proliferation of 
glomerular  cells.  It  accounts  for  up  to  10%  of  cases  of  primary  nephrotic  syndrome  in 
children  and  adults.  Some  individuals  present  only  with  hematuria  or  subnephrotic 
proteinuria;  others  have  a  combined  nephrotic-nephritic  picture.  Two  major  types  of 
MPGN  (I  and  II)  are  recognized;  type  I  is  far  more  common  (80%  of  cases).  Different 
pathogenic  mechanisms  are  involved  in  the  development  of  type  I  and  type  II  disease. 
Most cases of type I MPGN seem to be caused by circulating immune complexes, but the 
inciting antigen is not known (primary); it also occurs as a secondary form in association 
with  hepatitis  B  and  C  antigenemia,  SLE,  &  extra-renal  infections.  The  fundamental 
abnormality  in  type  II  appears  to  be  excessive  complement  activation.  By  light 
microscopy,  both  types  of  MPGN  are  similar.
  The  glomeruli  are  large,  with  an 
accentuated  lobular  appearance,  and  proliferation  of  mesangial  and  endothelial  cells  as 
well  as  leukocytic  infiltration  (Fig.  8-5).  The  GBM  is  thickened,  and  the  glomerular 
capillary  wall  often  shows  a  double  contour,  or  "tram  track,"  appearance,  especially 
evident in silver or periodic acid-Schiff (PAS) stains. This is caused by "splittingof the 
GBM
  due  to  the  inclusion  within  it  of  processes  of  mesangial  and  inflammatory  cells. 
Types  I  and  II  have  different  ultrastructural  and  immunofluorescence  microscopic 
features. The prognosis of MPGN is generally poor in that 40% of the cases progressed to 
end-stage  renal  failure.  Type  II  MPGN  (also  called  dense-deposit  disease)  has  a  worse 
prognosis.  
 
THE NEPHRITIC SYNDROME  
This is a clinical complex, usually of acute onset, characterized by  
1. Hematuria    
2. Oliguria with azotemia   

 

3. Hypertension 
The lesions that cause the nephritic syndrome have in common proliferation of the cells 
within  the  glomeruli,  accompanied  by  leukocytic  infiltrate.  This  inflammatory  reaction 
injures  the  capillary  walls,  permitting  escape  of  red  cells  into  the  urine,  and  induces 
hemodynamic  changes  that  lead  to  a  reduction  in  the  GFR.  The  reduced  GFR  is 
manifested clinically by oliguria, fluid retention, and azotemia. Hypertension is the result 
of both the fluid retention and excessive renin release. The acute nephritic syndrome may 
be  secondary  to  a  systemic  disorders  such  as  SLE,  or  it  may  be  the  result  of  primary 
glomerular disease e.g. acute postinfectious GN. 
Acute  postinfectious (Poststreptococcal)  GN  is  typically associated with streptococcal 
infection,  but  other  infectious  agents  may  be  responsible.  The  latter  include  certain 
pneumococcal  and  staphylococcal  infections,  as  well  as  some  common  viral  diseases 
such  as  mumps,  measles,  chickenpox,  and  hepatitis  B  and  C.  The  classic  case  of 
poststreptococcal  GN  develops  in  a  child  1  to  4  weeks  after  recovery  from 
"nephritogenic"  strains  of  β-hemolytic,  group  A  streptococcal  infection,  usually  of  the 
pharynx  or  skin.  Immune  complex  deposition  is  involved  in  the  pathogenesis.  The 


background image

 

relevant antigens are probably streptococcal proteins.  Serum  complement levels  are  low 
and serum anti-streptolysin O antibody titers are elevated. Characteristically the histology 
shows  a  uniformly  increased  cellularity  of  the  glomerular  tufts  that  affects  nearly  all 
glomeruli  (Fig.  8-6).  This  increased  cellularity  is  caused  both  by  proliferation  and 
swelling  of  both  endothelial  and  mesangial  cells  as  well  as  by  a  neutrophilic  and 
monocytic 

infiltrate. 

Electron 

microscopy 

shows 

subepithelial 

"humps"

Immunofluorescence displays these immune complexes as scattered  granular deposits of 
IgG  and  complement  within  the  capillary  walls.  Recovery  occurs  in  most  children. 
Conversely up to 50% of adults develop end-stage renal disease. 
IgA  Nephropathy  (Berger  Disease)  usually  affects  children  and  young  adults  as  an 
episode  of  gross  hematuria  occurring  within  1  or  2  days  of  a  nonspecific  upper 
respiratory tract infection, to lasts several days and then subsides, only to recur every few 
months. IgA nephropathy is one of the most common causes of recurrent microscopic or 
gross hematuria and is the most common glomerular disease revealed by renal biopsies 
worldwide.  
The  pathogenic  hallmark  is  the  deposition  of  IgA  in  the  mesangium.  IgA 
nephropathy  may be viewed as a localized (renal) variant of Henoch-Schönlein purpura, 
which  is  also  characterized  by  IgA  deposition  in  the  mesangium  but  it  is  a  systemic 
syndrome  characterized by purpuric rash, abdominal pain and arthritis. Microscopically, 
the glomeruli may be normal or show one of the following:   
1. Focal proliferative GN   
2. Diffuse mesangioproliferative GN (Fig. 8-7)  
3. Crescentic GN (rare).  
The  characteristic  immunofluorescence  picture  is  of  mesangial  deposition  of  IgA. 
Electron microscopy shows mesangial electron-dense deposits. Serum IgA is increased in 
50% of patients due to its increased production in the marrow presumably in response to 
respiratory or GIT exposure to viruses, bacteria, or food proteins. The deposition of IgA 
and  IgA-immune  complexes  in  the  mesangium  activate  the  alternative  complement 
pathway and  initiate glomerular  injury. Slow progression to chronic renal  failure occurs 
in up to 50% of cases. 
Rapidly Progressive (Crescentic) Glomerulonephritis (RPGN; CrGN)  
This  is  a  clinical  syndrome  associated,  irrespective  of  the  etiology,  with  glomerular 
crescents;  these  are  produced  by  proliferation  of  the  parietal  epithelial  cells  associated 
with  infiltration  by  monocytes  and  macrophages(Fig.  8-8).  CrGN  is  characterized 
clinically by  
1. Rapidly progressive loss of renal function       
2. Nephritic syndrome     
3. Severe oliguria (often)                                      
4. Death from renal failure within weeks to months (if untreated).  
A  practical  classification  divides  CrGN  into  three  groups  on  the  basis  of  immunologic 
findings. In each group, the disease may be associated with a known disorder or it may be 
idiopathic. 
Type I (Anti-GBM Antibody) 
 a. Idiopathic    

 

b. Goodpasture syndrome  
This  group  is  characterized  by  linear  IgG  deposits  along  the  GBM.  In  some  of  these 
individuals the anti-GBM antibodies also bind to pulmonary alveolar capillary basement 


background image

 

membranes  to  produce  the  clinical  picture  of  pulmonary  hemorrhages  associated  with 
renal failure (Goodpasture syndrome). In idiopathic cases the renal involvement occurs 
in the absence of pulmonary disease. Anti-GBM antibodies are present in the serum and 
are helpful in diagnosis. Immunofluorescence is characteristic with strong  linear staining 
of  deposited  IgG  and  C3  along  the  GBM;  these  deposits  are  not  visualized  by  electron 
microscopy.  
Type II (Immune Complex) 
 
a. Idiopathic  
 b. Postinfectious/infection related  
 c. SLE 
 d. Henoch-Schönlein purpura/IgA nephropathy 
In  all  of  these  cases,  immunofluorescence  shows  the  characteristic  granular  pattern  of 
staining  of  the  GBM  and/or  mesangium  for  immunoglobulin  and/or  complement.  In 
addition to the crescents, segments of glomeruli show evidence of the underlying GN.  
Type III (Pauci-Immune) ANCA Associated
  
a. Idiopathic      
b. Wegener granulomatosis    
c. Microscopic angiitis 
This  group  is  defined  by  the  lack  morphologically  of  both  anti-GBM  antibodies  and 
immune  complex deposition.  Most of these  individuals  have antineutrophil  cytoplasmic 
antibodies (ANCA) in the serum. The latter have a role in some vasculitides. Therefore, 
in some cases type there is a component of a systemic vasculitis. In the idiopathic form 
the  disease  is  limited  to  the  kidney.  The  uninvolved  segments  of  glomeruli  appear 
normal.  Immunofluorescence  studies  for  immunoglobulin  and  complement  are  negative 
(cf. type I and II), and there are no ultrastructural deposits. 
 
The  onset  of  RPGN  is  much  like  that  of  the  nephritic  syndrom.  Proteinuria  sometimes 
approaching  nephrotic range  may occur. The prognosis can  be related to the  number of 
crescents; those with crescents in less than 80% of the glomeruli have a better prognosis 
than those with higher percentages of crescents.  
 
CHRONIC  GLOMERULONEPHRITIS  is  one  of  the  outcomes  of  the  various 
glomerular  diseases  already  discussed  (Fig.  8-9).  It  is  an  important  cause  of  end-stage 
renal  disease.  Among  all  individuals  who  require  chronic  hemodialysis  or  renal 
transplantation, 30% to 50% have the diagnosis of chronic GN. By the time chronic GN 
is  discovered,  the  glomerular  changes  are  so  advanced  that  it  is  difficult  to  detect  the 
nature of the original  lesion.  Classically, the kidneys are  symmetrically contracted  with 
red-brown surface. Microscopically, the feature common to all cases is advanced scarring 
of  the  glomeruli,  sometimes  to  in  the  point  of  complete  sclerosis  (Fig.  8-10).  There  is 
relentless progression to uremia and death. The rate of progression is extremely variable. 
Renal dialysis and kidney transplantation alter this course and allow long-term survival. 
 
TUBULO-INTERSTITIAL DISEASES   
Most  forms  of  tubular  injury  also  involve  the  interstitium,  so  the  two  are  discussed 
together. Under this heading are two categories  
1. Inflammatory involvement of the tubules and interstitium (tubulo-interstitial nephritis) 


background image

 

2.  Ischemic or toxic tubular necrosis leading to acute renal failure 
 
TUBULOINTERSTITIAL NEPHRITIS (TIN)
 is a group of inflammatory diseases of 
the kidneys primarily involving the interstitium and tubules. The glomeruli are spared or 
affected late in the course. TIN is subdivided into  
1. Bacterial TIN, the renal pelvis is prominently involved (pyelonephritis)   
2. Nonbacterial TIN ; these include tubular injury resulting from  
a. drugs  
b. metabolic disorders (e.g. hypokalemia)  
c. physical injury (e.g. irradiation)  
d. viral infections 
e. immune reactions 
 
Pyelonephritis  
This is divided into acute and chronic forms 
Acute  pyelonephritis  is  a  common  bacterial  suppurative  inflammation  of  the  kidney 
(nephritis)  and renal pelvis  (pyelitis);  hence the term pyelonephritis. The great  majority 
of  cases  of  pyelonephritis  are  associated  with  lower  UTI  (cystitis,  prostatitis,  and 
urethritis).  E.  coli  is  by  far  the  most  common  offender.  Other  important  organisms  are 
Proteus,  Klebsiella,  Enterobacter,  and  Pseudomonas;  these  are  usually  associated  with 
recurrent  infections,  especially  due  to  urinary  tract  instrumentations  (e.g.  cystoscopy, 
catheterization)  or  congenital  or  acquired  anomalies  of  the  lower  urinary  tract  (e.g. 
vesicoureteral  reflux  or  polycystic  kidney  disease,  presence  of  stones,  prostatic 
hyperplasia in the elderly).  
Pathogenesis 
Bacteria  can  reach  the  kidneys  either  through  the  bloodstream  (hematogenous)  or  from 
the  lower  urinary  tract  (ascending  infection).  The  former  is  exemplified  by  acute 
pyelonephritis  complicating  septicemia  or  infective  endocarditis.  Ascending  infection 
from  the  lower  urinary  tract  is  the  most  common  &  is  an  important  route  by  which 
bacteria  reach  the  kidney.  The  evolution  of  acute  pyelonephritis  occurs  through  the 
following steps  
1.  Bacterial  adhesion to the urethral urothelium  is  influenced  by genetically determined 
properties of both the urothelium and the offending bacteria.  
2.  Gaining access to the bladder  is  by growth expansion of the colonies and  by  moving 
against  urine  flow;  the  latter  is  overcome  by  urethral  instrumentation,  including 
catheterization  and  cystoscopy.  In  the  absence  of  instrumentation,  UTI  most  commonly 
affects females because of factors that facilitate entry of bacteria to the bladder; these are  
a.  Close  proximity  of  the  urethra  to  the  enteric  bacteria-loaded  rectum  favoring 
colonization  
b. Short urethra  
c. Trauma to the urethra during sexual intercourse (honeymoon cystitis)  
3. Outflow obstruction:  normally, bladder urine is sterile as a result of the antimicrobial 
properties  of  the  bladder  mucosa  and  the  flushing  action  of  periodic  voiding  of  urine. 
With  outflow  obstruction  or  bladder  dysfunction,  these  natural  defenses  are 
overwhelmed,  setting  the  stage  for  UTI.  Obstruction  at  the  level  of  the  urinary  bladder 
(e.g.  by  prostatic  hyperplasia)  results  in  incomplete  bladder  emptying  and  hence 


background image

 

10 

increased  residual  volume  of  urine  (urine  stasis).  In  the  presence  of  stasis,  bacteria 
introduced into the bladder can multiply freely, without being flushed out or destroyed by 
the bladder mucosa. From the contaminated bladder urine, the bacteria ascend along the 
ureters to  infect  the  renal  pelvis  and  parenchyma.  Thus,  UTI  is  particularly  frequent  in 
association  with  benign  prostatic  hyperplasia  in  male  and  uterine  prolapse  in  females. 
UTI is also frequent in diabetics because of the increased susceptibility to infection and 
neurogenic bladder, which in turn predisposes to urine stasis.  
4.  Vesicoureteral  reflux  (VUR):  incompetence  of  the  vesicoureteral  orifice  allows 
bacterial ascent along the ureter & then into the pelvis. The normal ureteral insertion into 
the  bladder  is  a  competent  one-way  valve  that  prevents  retrograde  flow  of  urine, 
especially  during  micturition,  when  the  intra-vesical  pressure  rises.  An  incompetent 
vesicoureteral  orifice  allows  the  reflux  of  bladder  urine  into  the  ureters;  this  is  termed 
vesicoureteral reflux (VUR). Up to 40% of young children with UTI have this anomaly, 
which is usually a congenital defect. (Fig. 8-11) VUR can also be acquired in individuals 
with  a  flaccid  bladder  resulting  from  spinal  cord  injury  and  with  neurogenic  bladder 
dysfunction secondary to diabetes. The effect of VUR is similar to that of an obstruction 
in  that  after  voiding  there  is  residual  urine  in  the  urinary  tract,  which  favors  bacterial 
growth.  Furthermore,  VUR  affords  a  ready  mechanism  by  which  the  infected  bladder 
urine can be pushed up to the renal pelvis and further into the renal parenchyma through 
open ducts at the tips of the papillae (intrarenal reflux). 
Gross features of acute pyelonephritis 

 One  or  both  kidneys  may  be  involved.  The  affected  kidney  may  be  normal  in  size  or   

enlarged.  

 Characteristically,  discrete,  yellowish,  raised  abscesses  are  grossly  apparent  on  the 

renal surface (Fig. 8-12 A). They are variably scattered and may coalesce to form a single 
large abscess.  

 When  obstruction  is  prominent,  the  pus  may  fill  the  renal  pelvis,  calyces,  and  ureter, 

producing pyonephrosis 
Microscopic features 

 The  characteristic  feature  of  acute  pyelonephritis  is  suppurative  inflammation  within 

the renal parenchyma. Both the tubules & interstitium are involved. (Fig. 8-12 B).  

 Large  numbers  of  intratubular  neutrophils  frequently  extend  into  the  collecting  ducts, 

giving rise to the characteristic white cell casts found in the urine.  

 Typically, the glomeruli are not affected.  

Papillary necrosis (necrotizing papillitis)  
This is an infrequent form of pyelonephritiswhich may be encountered  
1. In diabetics  
2. With significant urinary tract obstruction 
3. Chronic interstitial nephritis associated with analgesic abuse  
This lesion consists of ischemic and suppurative necrosis of the renal papillae (tips of the 
renal  pyramids).  The  pathognomonic  gross  feature  is  sharply  defined  gray-white  to 
yellow  necrosis  of  the  apical  two-thirds  of  the  pyramids.
  The  involvement  ranges  from 
one  to  all  papillae.  (Fig.  8-13)  Microscopically,  the  papillae  show  characteristic 
coagulative necrosis, with surrounding neutrophilic infiltrate. 
Chronic Pyelonephritis (CPN) and Reflux Nephropathy 
For the pathological diagnosis of CPN two criteria must be met 


background image

 

11 

1. Grossly visible scarring deformity of the pelvicalyceal system 
2.  Microscopic predominance of interstitial inflammation & fibrosis  
CPN is an important cause of chronic renal failure. It can be divided into two forms:  
1. Chronic obstructive pyelonephritis:  recurrent  infections superimposed on obstructive 
lesions lead to recurrent bouts of renal inflammation and scarring, which eventually cause 
chronic pyelonephritis. The disease can be bilateral, as with congenital anomalies of the 
urethra (posterior urethral valves), or unilateral, such as occurs with calculi and unilateral 
obstructive lesions of the ureter. 
2. Chronic reflux-associated pyelonephritis
 is the more common form and results from 
superimposition of a UTI on congenital vesicoureteral reflux and intrarenal reflux. Reflux 
may  be  unilateral  or  bilateral;  thus,  the  resultant  renal  damage  is  either  unilateral  or 
bilateral. 
Gross features (Fig. 8-14 A). 

 One  or  both  kidneys  may  be  involved,  either  diffusely  or  in  patches.  Even  when 

involvement  is  bilateral,  the  kidneys  are  not  equally  damaged  and  therefore  are  not 
equally  contracted
.  This  uneven  involvement  is  useful  in  differentiating  CPN  from  the 
more symmetrically contracted kidneys of benign nephrosclerosis and chronic GN.  

 The hallmark of CPN is scarring involving the pelvis &/or calyces leading to papillary 

blunting and marked calyceal deformities  
Microscopic features 
(Fig. 8-14 B) 

 These  are  largely  non-diagnostic  since  similar  alterations  may  be  seen  with  other 

tubulo-interstitial disorders such as analgesic nephropathy.  

 The parenchyma shows the following features: 

-  Interstitial  fibrosis  with  infiltration  by  lymphocytes,  plasma  cells,  and  sometimes 
neutrophils 
- Dilation or contraction of tubules, with atrophic lining epithelium. Many of the dilated 
tubules  contain  pink  to  blue  colloid-like  casts;  the  overall  appearance  is  reminiscent  of 
thyroid tissue, hence the descriptive term thyroidization. 

 Chronic inflammation with fibrosis involving the pelvi-calyceal mucosa and wall. This 

is an important feature that is used in the differentiation from other conditions that give 
otherwise similar parenchymal changes.
 

 Vascular  changes  of  benign  arteriolosclerosis  caused  by  the  frequently  associated 

hypertension.  

 Although  glomeruli  may  be  normal,  some  are  sclerosed  (glomerulosclerosis).  Such 

changes represent maladaptive changes secondary to nephron loss.  
 
Absence of significant bacteriuria should not rule out CPN. If the disease is bilateral and 
progressive, tubular dysfunction occurs with loss of concentrating ability, manifested by 
polyuria and nocturia. Some persons with CPN or reflux nephropathy ultimately develop 
glomerular  lesions  of  global  sclerosis  and  secondary  FSGS.  These  are  associated  with 
proteinuria and eventually contribute to progressive chronic renal failure. 
 
Drug-Induced Interstitial Nephritis (DIN) 
Drugs are important causes of renal injury. There are two forms of DITN: 
1.  Acute DIN: this  is  most frequently occurs with such drugs as  methicillin, ampicillin, 
rifampin, thiazide diuretics, NSAID, phenindione, and cimetidine. Most likely, the drugs 


background image

 

12 

act  as  haptens  that  bind  to  a  cytoplasmic  or  extracellular  component  of  the  secreting 
tubular  cells  and  become  immunogenic.  The  resultant  tubulointerstitial  injury  is  either 
caused by IgE (type I) or cell-mediated (type IV) immune reactions to tubular cells. The 
interstitium  shows  infiltration  by  principally  lymphocytes  and  macrophages  but 
eosinophils  and  neutrophils  may  be  present  (Fig.  8-15).  With  some  drugs  (e.g., 
methicillin,  thiazides,  rifampin),  interstitial  non-necrotizing  granulomas  with  giant  cells 
may  be  seen.  The  glomeruli  are  normal.  NSAID  may  cause  membranous  GN-like 
reaction
  associated  with  nephrotic  syndrome.  It  is  important to  recognize  drug-induced 
renal damage, because withdrawal of the offending drug is followed by recovery. 
2. Analgesic Nephropathywith the intake of large quantities of analgesics, patients may 
develop chronic interstitial nephritis, often associated with renal papillary necrosis. Most 
people who develop this nephropathy consume mixtures containing some combination of 
aspirin,  paracetamol,  caffeine,  and  codeine  for  long  periods.  Papillary  necrosis  is  the 
initial  event,  and  the  interstitial  nephritis  in  the  overlying  renal  parenchyma  is  a 
secondary  phenomenon.  Cessation  of  analgesic  intake  may  stabilize  or  even  improve 
renal  function.  
A  complication  of  analgesic  abuse  is  the  increased  incidence  of 
transitional-cell carcinoma of the renal pelvis or bladder in persons who survive the renal 
failure. 
 
Acute Tubular Necrosis (ATN)
  
This  is  a  clinicopathologic  entity  characterized  acute  renal  failure  due  to  necrosis  of 
tubular  epithelial  cells.  It  is  the  most  common  cause  of  acute  renal  failure.  ATN  is  a 
reversible  renal  lesion  that  arises  in  clinical  settings  that  have  in  common  a  period  of 
inadequate  blood  flow  to  the  peripheral  organs,  often  in  the  setting  of  marked 
hypotension  and  shock.  The  pattern  of  ATN  associated  with  shock  is  called  ischemic 
ATN
.
  Hemolytic  crises  including  mismatched  blood  transfusions,  and  myoglobinuria, 
also produce a picture resembling ischemic ATN.  
A second pattern, called  nephrotoxic ATN,  is caused by a  variety of poisons,  including 
heavy metals (e.g., mercury); organic solvents (e.g., carbon tetrachloride); and drugs such 
as gentamicin and other antibiotics, and radiographic contrast agents. 
Pathogenesis 
The decisive events in both ischemic and nephrotoxic ATN are believed to be  
1. Tubular injury and  
2. Severe disturbances in blood flow to tubular cells.  

 Tubular epithelial cells are sensitive to both anoxia & toxins.  

 Toxic  injury  eventuates in decreased Na

+

 reabsorption  by proximal tubules and  hence 

increased  sodium  delivery  to  distal  tubules.  The  latter,  through  a  tubulo-glomerular 
feedback system, contributes to vasoconstriction and thus ischemia.  

 The debris resulting from shedding of tubular cells results can block urine outflow, and 

eventually increases intratubular pressure, thereby decreasing GFR.  

 Additionally, fluid from the damaged tubules could leak into the interstitium, resulting 

in increased interstitial pressure and collapse of the tubules.  

 Ischemic tubular cells also express chemokines, cytokines, and adhesion molecules that 

recruit and immobilize leukocytes that can participate in tissue injury. 

 Ischemic  renal  injury  is  also  characterized  by  severe  hemodynamic  alterations  that 

cause reduced GFR. The  major one  is  intrarenal  vasoconstriction, which results  in  both 


background image

 

13 

reduced  glomerular  plasma  flow  and  reduced  oxygen  delivery  to  the  functionally 
important tubules in the outer medulla.  

 Vasoconstriction  is  mediated  by  sublethal  endothelial  injury,  leading  to  increased 

release  of  the  endothelial  vasoconstrictor  endothelin  and  decreased  production  of 
vasodilatory nitric oxide and prostaglandins. 
Pathological features 
Ischemic ATN is characterized by  

 Necrosis of short segments mostly of the proximal tubule; thus necrosis may be missed 

in biopsy samples.  

 Frequently  a  variety  of  tubular  injuries  are  noted  in  the  epithelial  cells  of  proximal 

convoluted tubules e.g. brush borders attenuation, blebbing and sloughing, vacuolization 
and detachment of tubular cells into the urine.  

 Presence of proteinaceous casts in the distal tubules and collecting ducts. They consist 

of  Tamm-Horsfall  protein  (secreted  normally  by  tubular  epithelium)  along  with 
hemoglobin and other plasma proteins.  

 When crush injuries have produced ATN, the casts are composed of myoglobin.  

 The  interstitium  usually  shows  generalized  edema  along  with  a  mild  inflammatory 

infiltrate consisting of polymorphonuclear leukocytes, lymphocytes, and plasma cells.  
Toxic ATN (Fig. 8-16) 

 The  microscopic  picture  is  basically  similar,  with  some  differences.  Necrosis  is  more 

diffuse  but  again  most  prominent  in  the  proximal  tubule,  and  the  tubular  basement 
membranes are generally spared.  

 If the patient survives for a week, epithelial regeneration becomes apparent in the form 

of  a  low  cuboidal  epithelial  covering  and  mitotic  activity  in  the  persisting  tubular 
epithelial cells. 

 Except where the basement membrane is destroyed, regeneration is total and complete. 

 
DISEASES OF RENAL BLOOD VESSELS  
Changes  affecting  renal  blood  vessels  are  both  frequent  &  important  for  the  following 
reasons 
1. The renal vasculature is secondarily involved in almost all diseases of the kidney.  
2.  Various  forms  of  systemic  arteritis  also  involve  renal  vessels  &  such  involvement  is 
clinically important.  
3. The kidney is intimately involved in the pathogenesis of both essential and secondary 
hypertension. 
Benign Nephrosclerosis (BNS)  
Some  degree  of  BNS  is  present  in  many  of  those  older  than  60  years  of  age.  The 
frequency  and  severity  of  the  lesions  are  increased  at  any  age  when  hypertension  or 
diabetes mellitus are present. It is not clear whether BNS is the cause of hypertension or 
conversely,  hypertension  just  accelerates  an  age-related  vascular  sclerosis.  However, 
many renal diseases cause hypertension, which in turn is associated with BNS. Thus, this 
renal lesion is often seen superimposed on other primary kidney diseases.  
Gross features: (Fig. 8-17)  

 The kidneys are symmetrically shrunken, with diffuse fine granularity of the surface.  

Microscopical features 


background image

 

14 

 The basic change is hyaline thickening of the walls of the small arteries and arterioles 

(hyaline arteriolosclerosis). This appears as a homogeneous, pink, hyaline thickening that 
reduces the lumen (Fig. 8-17).  

 The  narrowing  of  the  lumen  results  in  markedly  decreased  blood  flow  through  the 

affected  vessels  and  thus  producing  ischemic  atrophy  of  all  structures  of  the  kidney.  In 
advanced  cases  the  glomeruli  become  globally  sclerosed.  Diffuse  tubular  atrophy  and 
interstitial fibrosis are often present.  
BNS  rarely  causes  severe  damage  to  the  kidney.  However,  all  persons  with  this  lesion 
usually show some functional impairment. 
Malignant Nephrosclerosis 
Malignant hypertension occurs  in only  about 5%  of  hypertensive patients. It  may occur 
de novo, or suddenly complicates mild hypertension.  
Pathogenesis  
The following sequence of events is suggested.  
1.  Initially,  there  is  renal  arteriolar  vascular  damage,  mostly  from  long-standing  benign 
hypertension. The result is increased permeability of the small vessels to fibrinogen and 
other plasma proteins, endothelial cell injury, and platelet deposition.  
2.  This  leads  to  occurrence  of  fibrinoid  necrosis  of  arterioles  and  small  arteries  with 
thrombosis. 
3. Platelet-derived and other growth factors cause intimal smooth muscle hyperplasia that 
results  in  hyperplastic  arteriolosclerosis  (typical  of  malignant  hypertension)  associated 
with further narrowing of the vascular lumina. The kidneys become markedly ischemic.  
4. With severe involvement of the renal afferent arterioles, the  renin-angiotensin system 
is  stimulated.  A  self-perpetuating  cycle  is  thus  created  in  which  angiotensin  II  causes 
intrarenal vasoconstriction, and the resultant renal ischemia stimulates renin secretion. 
5. Aldosterone levels are elevated; the salt retention contributes to the elevation of blood 
pressure.  
The  consequences  of  the  markedly  elevated  blood  pressure  on  the  blood  vessels 
throughout the body are known as malignant arteriolosclerosis, and the renal disorder is 
referred to as malignant nephrosclerosis.   
Gross feature:  

 The kidneys, which may be normal in size or slightly shrunken display small,  pinpoint 

petechial  hemorrhages  on  the  cortical  surface  due  to  rupture of  arterioles  or  glomerular 
capillaries. These give the kidney a peculiar, flea-bitten appearance (Fig. 8-18).  
Microscopic:
 (Fig. 8-18) 

 There  is  fibrinoid  necrosis  of  the  arterioles.  The  vessel  walls  show  a  homogeneous, 

granular eosinophilic appearance.  

 In  the  small  arteries  and  large  arterioles,  proliferation  of  intimal  smooth  muscle  cells 

produces  hyperplastic  arteriolosclerosis  in  which  the  intimal  smooth  muscle  cells  show 
concentric arrangement (onion-skin appearance). This lesion causes marked narrowing of 
arterioles and small arteries, to the point of total obliteration.  

 Necrosis  may  also  involve  glomeruli,  with  microthrombi  within  the  glomeruli  & 

necrotic arterioles. 
The  full-blown  syndrome  of  malignant  hypertension  is  characterized  by  diastolic 
pressures  greater  than  120  mm  Hg,  papilledema,  encephalopathy,  cardiovascular 
abnormalities,  and  renal  failure.  At  the  onset  of  rapidly  rising  blood  pressure  there  is 


background image

 

15 

marked  proteinuria  and  microscopic,  or  sometimes  macroscopic,  hematuria  followed 
soon by renal failure. The syndrome is a true medical emergency. About 50% of patients 
survive at least 5 years. Ninety percent of deaths are caused by uremia and the other 10% 
by cerebral hemorrhage or cardiac failure. 
 
 
CYSTIC DISEASES OF THE KIDNEY  
These are a heterogeneous group comprising  
a. hereditary  b. developmental but nonhereditary  c. acquired disorders.  
They are important for several reasons: 
1. They are practically common and often present diagnostic problems 
2. Some are major causes of chronic renal failure (adult polycystic disease) 
3. They can occasionally be confused clinically with malignant tumors.  
Simple  Cysts  are  a common  but have  no clinical  significance. They  can  be  multiple or 
single,  commonly  up  to  5  cm  in  diameter.  They  are  translucent;  filled  with  clear  fluid; 
lined by a single layer of cuboidal or flattened epithelium. 
Dialysis-associated acquired cysts
 occur with prolonged dialysis in those with end-stage 
renal  disease.  They  may  bleed,  causing  hematuria.  Occasionally,  renal  adenomas  or 
carcinomas arise in the walls of these cysts. 
Autosomal  Dominant  (Adult)  Polycystic  Kidney  Disease  (ADPKD)  
is  characterized 
by  multiple  expanding  cysts  of  both  kidneys  that  ultimately  destroy  the  intervening 
parenchyma. ADPKD is responsible for 10% of all chronic renal failures. It is caused by 
inheritance  of  one  of  two  autosomal  dominant  genes  of  very  high  penetrance.  The 
kidneys  may  be  very  large  (up  to  4  kg  for  each),  and  thus  are  readily  palpable 
abdominally. Grossly the kidney is composed of a mass of cysts of varying sizes (up to 4 
cm).  The  cysts  are  filled  with  fluid  (clear,  turbid,  or  hemorrhagic)  (Fig  8-19). 
Microscopically,  the  cysts  have  often  atrophic,  lining.  The  pressure  of  the  expanding 
cysts  leads  to  ischemic  atrophy  of  the  intervening  renal  substance.  Evidence  of 
superimposed  hypertension  or  infection  is  common.  ADPKD  in  adults  usually  does  not 
produce  symptoms  until  the  fourth  decade,
  by  which  time  the  kidneys  are  quite  large. 
Intermittent  gross  hematuria  commonly  occurs.  The  most  important  complications  are 
hypertension and urinary infection.
 Saccular aneurysms of the circle of Willis are present 
in  up  to  30%  of  patients,  and  these  individuals  have  a  high  incidence  of  subarachnoid 
hemorrhage. Asymptomatic liver cysts occur in one-third of patients. 
Nwr  
Autosomal  Recessive  (Childhood)  Polycystic  Kidney  Disease  (ARPKD)  is  a  rare 
developmental  anomaly  that  is  genetically  distinct  from  ADPKD.  Perinatal,  neonatal, 
infantile,  and  juvenile  subcategories  have  been  defined,  depending  on  time  of 
presentation  and the  presence of associated hepatic  lesions. Both kidneys are  invariably 
involved with numerous small cysts that give them a sponge-like appearance (Fig. 8-20). 
The  cysts  are  lined  by  cuboidal  cells.  ARPKD  is  associated  with  multiple  epithelium-
lined cysts in the liver. Young infants may die quickly from hepatic or renal failure.  
Medullary Cystic Disease (MCD)  
This is of two major types of  
1. Medullary sponge kidney a relatively common and usually harmless condition and  


background image

 

16 

2.  Nephronophthisis-medullary  cystic  disease  complex,  which  is  associated  with  renal 
dysfunction.  On  the  basis  of  the  time  of  onset  they  are  divided  into,  infantile,  juvenile 
(the  most  common),  adolescent,  and  adult  types.  They  may  be  associated  with  other 
extra-renal  abnormalities  including  cerebellar  malformations,  and  liver  fibrosis. 
Pathologic  features  of  medullary  cystic  disease  include  small  contracted  kidneys  with 
numerous small cysts  lined  by  flattened or cuboidal epithelium,  typically at  the cortico-
medullary junction
 (Fig. 14- ). Progression to end-stage renal disease occurs within a 5- 
to 10-year period. The disease is difficult to diagnose, since the cysts may be too small to 
be seen with imaging techniques and may not be apparent on renal biopsy if the cortico-
medullary junction is not well sampled. 
 
 
 
URINARY OUTFLOW OBSTRUCTION 
Renal Stones
 (Urolithiasis) these are frequent (1% of all autopsies) and mostly form in 
the  kidney.  The  majority  (80%)  are  composed  of  either  calcium  oxalate  or  calcium 
oxalate  mixed  with  calcium  phosphate;  10%  are  of  magnesium  ammonium  phosphate, 
and the remainder 10% are either uric acid or cystine stones. The most important cause is 
increased  urine  concentration  of  the  stone's  constituents  (supersaturation).  Those  who 
develop calcium stones have  
1. Hypercalciuria not associated with hypercalcemia due to either  
a.  Absorption  of  calcium  from  the  gut  in  excessive  amounts  (i.e.  absorptive 
hypercalciuria) 
b. Primary renal defect of calcium reabsorption (renal hypercalciuria).  
Hypercalcemia  is  present  in  only  5%  to  10%  (due  to  hyperparathyroidism,  vitamin  D 
intoxication,  or  sarcoidosis)  and  consequent  hypercalciuria.  In  20%  of  this  subgroup, 
there  is  excessive  excretion  of  uric  acid  in  the  urine,  which  favors  calcium  stone 
formation;  the  urates  provide  a  nidus  for  calcium  deposition.  A  high  urine  pH  favors 
crystallization  of  calcium  phosphate  and  stone  formation.  Magnesium  ammonium 
phosphate  stones  almost  always  occur  in  persistently  alkaline  urine  due  to  UTIs, 
particularly with urea-splitting bacteria (as Proteus vulgaris and the Staphylococci). Gout 
and diseases involving rapid cell turnover (as the leukemias), lead to high uric acid levels 
in  the  urine  and  uric  acid  stones.  About  half  of  the  individuals  with  uric  acid  stones, 
however,  have  no  hyperuricemia  but  unexplained  tendency  to  excrete  persistently  acid 
urine  (under  pH  5.5),  which  favors  uric  acid  stone  formation  (cf.  stones  containing 
calcium phosphate).  
Common sites of formation are renal pelvis and calyces as well as the bladder. Stone may 
be small with smooth or jagged surface. Occasionally, progressive  accumulation of salts 
leads to the development of branching structures known as staghorn calculi, which create 
a  cast  of  the  renal  pelvis  and  calyceal  system  (Fig.  8-22).  These  massive  stones  are 
usually composed of magnesium ammonium phosphate; these do not produce symptoms 
or significant renal damage. Smaller stones may pass into the ureter, producing a typical 
intense pain known as renal colic. Often at this time there is gross hematuria. The clinical 
significance of stones lies in their capacity to obstruct urine flow or to produce sufficient 
trauma  to  cause  ulceration  and  bleeding.  In  either  case,  they  predispose  the  sufferer  to 
bacterial infection. 


background image

 

17 

 
Hydronephrosis  
refers  to  dilation  of  the  renal  pelvis  and  calyces,  with  accompanying 
atrophy  of  the  renal  parenchyma,  caused  by  obstruction  to  the  outflow  of  urine.  The 
obstruction may be sudden or insidious, and it may occur at any level of the urinary tract, 
from the urethra to the renal pelvis. The most common causes are  
1. Congenital:
 e.g. urethral atresia, ureteric or urethral valves, aberrant renal artery 
2. Acquired:  
a. Foreign bodies: calculi 
b. Tumors of the prostate or bladder (benign or malignant)  
c. Contiguous malignant disease
: (retroperitoneal lymphoma, carcinoma of the cervix or 
uterus) 
d. Inflammation: prostatitis, ureteritis, urethritis 
e. Neurogenic: Spinal cord damage with paralysis of the bladder 
f. Normal pregnancy: mild and reversible 
Bilateral  hydronephrosis  occurs  only  when  the  obstruction  is  below  the  level  of  the 
ureters.  If  blockage  is  at  the  ureters  or  above,  the  lesion  is  unilateral.  Sometimes 
obstruction is complete, allowing no urine to pass; usually it is only partial. 
Pathogenesis 
Even  with  complete  obstruction,  glomerular  filtration  persists  for  some  time,  and  the 
filtrate subsequently diffuses back into the lymphatic and venous systems. Because of the 
continued  filtration,  the  affected  calyces  and  pelvis  become  dilated,  often  markedly  so. 
The unusually high pressure thus generated in the renal pelvis, as well as that transmitted 
back  through  the  collecting  ducts,  causes  compression  of  the  renal  blood  vessels.  Both 
arterial  insufficiency  and  venous  stasis  result.  The  most  severe  effects  are  seen  in  the 
papillae, because they are subjected to the greatest increases in pressure. Accordingly, the 
initial  functional  disturbances  are  largely  tubular,  manifested  primarily  by  impaired 
concentrating  ability.  Thereafter  the  glomerular  filtration  begins  to  diminish.  Serious 
irreversible damage occurs in about 3 weeks with complete obstruction, and in 3 months 
with incomplete obstruction

Gross features 

 The changes vary with the degree and speed of obstruction  

    - With subtotal or intermittent obstruction, the kidney is massively enlarged consisting     

almost entirely of the greatly distended pelvicalyceal  system. The renal parenchyma 
shows  compression  atrophy,  with  obliteration  of  the  papillae  and  flattening  of  the 
pyramids (Fig. 8-23).  

    -  With  sudden  complete  obstruction,  glomerular  filtration  is  reduced  relatively  early,   

and as a consequence, renal function may cease while dilation is still slight.  

 Depending  on  the  level  of  the  obstruction,  one  or  both  ureters  may  also  be  dilated   

(hydroureter). 

Microscpic features 

 Early lesions show tubular dilation, followed by atrophy and fibrous replacement with 

relative sparing of the glomeruli. Eventually,  in severe cases the glomeruli also become 
atrophic and disappear, converting the entire kidney into a thin shell of fibrous tissue.  

 With sudden and complete obstruction, there may be coagulative necrosis of the renal 

papillae.  


background image

 

18 

 In  uncomplicated  cases  the  accompanying  inflammatory  reaction  is  minimal. 

Complicating pyelonephritis, however, is common. 
Course & prognosis 
Bilateral  complete  obstruction  produces  anuria.  When  the  obstruction  is  below  the 
bladder,  there  is  bladder  distention.  Incomplete  bilateral  obstruction  causes  polyuria 
rather than oliguria, as a result of defects in tubular concentrating mechanisms. Unilateral 
hydronephrosis  may  remain  completely  silent.  Removal  of  obstruction  within  a  few 
weeks  usually  permits  full  return  of  function;  however,  with  time  the  changes  become 
irreversible. 
 
TUMORS 
The kidney is the site of benign and malignant tumors. In general, benign tumors (such as 
small cortical  adenomas or medullary  fibromas) have  no clinical  significance. The  most 
common malignant tumors of the kidney in descending order of frequency are 
1. Renal cell carcinoma 
2. Nephroblastoma (Wilms tumor)   
3. Transitional cell carcinoma of the calyces and pelvis  
Renal Cell Carcinoma (RCC)  
This  is  derived  from  the  renal  tubular  epithelium  and  represents  the  most  common 
primary  malignant  tumor  of  the  kidney  (80%).  The  mea  age  of  incidence  is  50  to  70 
years.  Risk  factors  include  smoking,  hypertension,  obesity,  occupational  exposure  to 
cadmium, and acquired polycystic disease complicating chronic dialysis (30-fold).  RCC 
are currently classified according to the molecular origins of these tumors. The three most 
common forms are 
1.  Clear  Cell  Carcinomas  (80%  of  RCCs):  these  are  made  up  of  cells  with  clear  or 
granular  cytoplasm.  The  majority  are  sporadic,  but  may  occur  in  familial  forms  or  in 
association  with  von  Hippel-Lindau  disease  (VHLD).  The  latter  is  autosomal  dominant 
and characterized by predisposition to a variety of neoplasms including bilateral & often 
multiple RCC of clear cell type. Patients with VHLD inherit a germ-line mutation of the 
VHL  gene  on  chromosome  3  and  lose  the  second  allele  by  somatic  mutation.  Thus,  the 
loss  of  the  normal  copies  of  both  these  tumor  suppressor  genes  gives  rise  to  clear  cell 
carcinoma. It has been also confirmed that homozygous loss of the VHL gene seems to be 
the  common  underlying  molecular  abnormality  in  both  sporadic  and  familial  forms  of 
clear cell carcinomas. 
2.  Papillary Renal  Cell Carcinomas  (10%). These tumors are  frequently  multifocal and 
bilateral  and  like  clear  cell  carcinomas,  they  occur  in  familial  and  sporadic  forms. 
However,  they  have  no  abnormality  of  chromosome  3.  The  cause  is  the  MET  proto-
oncogene.  It  is  the  increased  dosage  of  the  MET  gene  (due  to  duplications  of 
chromosome 7) seems to encourage neoplastic growth abnormal growth in the proximal 
tubular  epithelial  cell  precursors.  In  support  of  this,  trisomy  of  chromosome  7  is  see n 
commonly  in  the  familial  cases.  In  the  sporadic  cases,  although  there  is  duplication  of 
chromosome 7, there is no mutation of the MET gene. 
3. Chromophobe RCCs: these are the least common; they arise from intercalated cells of 
collecting ducts. Their name indicates that the tumor cells stain more darkly than cells in 
clear  cell  carcinomas.  These  tumors  are  unique  in  having  multiple  losses  of  entire 
chromosomes, including chromosomes 1 and 2. In general, they have a good prognosis. 


background image

 

19 

Pathologic features 
Clear cell carcinoma  
Gross features:
 (Fig. 8-24 A) 

 There is usually solitary spherical mass; large when symptomatic.  

 The  cut  surface  is  variegated;  yellow-orange  to  gray-white  with  red  areas  of 

hemorrhage. There are prominent areas of cystic degeneration 

 Although the  margins of the tumor are well  defined, with enlargement extension  may 

occur in two directions  
 

1. Into the pelvicalyceal system & as far down as the ureter. 

 

2. Into the renal vein, then the inferior vena cava & even into the right side of the 

heart.  
Microscopic features 

 The classic lipid- & glycogen-laden clear cells have well defined cell membranes. The 

nuclei are usually small and round (Fig. 8-24 B).  

 These cells are mixed to varying extent with cells having granular pink cytoplasm.  

 Some tumors exhibit  marked degrees of anaplasia, with  numerous  mitotic  figures and 

markedly enlarged, hyperchromatic, pleomorphic nuclei (sarcomatoid RCC).  

 The stroma is usually scant but highly vascularized. 

Papillary renal cell carcinomas  

 Exhibit papilla formation with fibrovascular cores.  

 They tend to be bilateral and multiple.  

 The cells can have clear or, more commonly, pink cytoplasm.  

 
The classical triad of painless hematuria (the most frequent), a palpable abdominal mass, 
and  dull  flank  pain  is  characteristic.  RCCs  are  well-known  for  their  association  with 
several  paraneoplastic  syndromes.  Polycythemia  may  occur;  it  results  from  excessive 
secretion  of  erythropoietin  by  the  tumor.  Uncommonly,  these  tumors  also  produce  a 
variety  of  hormone-like  substances,  resulting  in  hypercalcemia,  hypertension,  Cushing 
syndrome,  etc.  In  many  individuals  the  primary  tumor  remains  silent  and  is  discovered 
only after its metastases have produced symptoms. Common locations for metastases are 
the lungs and the bones. Forty percent of patients die of the disease. 
 
Wilms Tumor (WT) (nephroblastoma)  
This  is not only the most common primary renal tumor of children (mostly between the 
ages of 2 and 5 years) but also the third most common organ cancer in those younger than 
10 years. WT may arise sporadically or be familial. Some congenital malformations are 
associated  with  an  increased  risk  of  developing  Wilms'  tumor  such  as  aniridia,  mental 
retardation, gonadal dysgenesis and renal abnormalities. These conditions are associated 
with  inactivation  of  the  Wilms'  tumor  1  (WT1)  gene,  located  on  chromosome11.  This 
gene  is  critical  to  normal  renal  and  gonadal  development.  Patients  with  the  Beckwith 
syndrome (BWS); characterized by enlargement of individual body organs (e.g., tongue, 
kidneys, or liver) or hemihypertrophy of the entire body segments. In addition to Wilms' 
tumors,  patients  with  BWS  are  also  at  increased  risk  for  developing  other  cancers  e.g. 
hepatoblastoma. 
Gross features  


background image

 

20 

 WT tends to be large, well-circumscribed mass with soft, homogenous, tan to gray cut 

section accentuated with occasional foci of hemorrhage, necrosis and cystic degeneration 
(Fig 14-25 A). 
Microscopic features
 

 In WT there are attempts to recapitulate different stages of nephrogenesis.   

 WT contain a variety of tissue components, but all derived from the mesoderm.  

 The  classic  triphasic  combination  of  blastemal,  stromal,  and  epithelial  cell  types  is 

observed in most lesions (Fig. 14-25 B).  
 

- The blastemal component is represented by sheets of small blue cells 

 

- The epithelial component (differentiation) is represented by  abortive tubules or      
glomeruli.  

 

-  The  stromal  component  is  represented  usually  by  fibroblastic  cells    or  myxoid 
areas,   although  skeletal  muscle  "differentiation"  and  other  mesenchymal 
elements may be seen.  

 The  presence  of  anaplasia  correlates  with  underlying  p53  mutations,  and  the 

emergence of resistance to chemotherapy. 
Clinically,  there  is  a  readily  palpable  abdominal  mass,  which  may  extend  across  the 
midline  and  down  into  the  pelvis.  Fever  and  abdominal  pain,  with  hematuria,  are  less 
frequent. The prognosis of Wilms' tumor is generally very good, and excellent results are 
obtained  with  a  combination  of  nephrectomy  and  chemotherapy.  WTs  with  diffuse 
anaplasia,
 especially those with extra-renal spread, have the least favorable outcome. 
 
RENAL PELVIS, URETER, URINARY BLADDER & URTHERA 
URETERS 
Congenital Anomalies 
these are rare, and mostly of little clinical significance. However, 
some  may contribute to  urine outflow obstruction. Incompetent ureterovesical junction 
predisposes  to  pyelonephritis.  The  majority  of  double  ureters  are  unilateral  and  of  no 
clinical  significance.  A  congenital  ureteropelvic  junction  obstruction  is  the  most 
common cause of hydronephrosis in infants and children. There is agenesis of the kidney 
on  the  opposite  side  in  a  significant  number  of  cases

.  Diverticula  are  saccular 

outpouchings  acting  as  pockets  of  stasis  and  secondary  infections.  Hydroureter  with 
elongation and tortuosity
 may be congenital leading to hydronephrosis if untreated. 
Ureteritis
  may  be  one  component  of  UTI.  With  long-standing  chronic  ureteritis,  there 
may  be  aggregation  of  lymphocytes  in  the  subepithelial  region  causing  fine  granular 
mucosal  surface  (ureteritis  follicularis),  or  the  mucosa  may  become  sprinkled  with  tiny 
cysts  (ureteritis  cystica).  Identical  changes  are  found  in  the  bladder.  The  two  most 
common  tumors  and  tumor-like  lesions

 

are  fibroepithelial  polyps  and  leiomyomas. 

Primary  malignant  tumors  are  similar  to  those  arising  in  the  renal  pelvis,  calyces,  and 
bladder;  the  majority  are  transitional  cell  carcinomas.  They  cause  obstruction  and  are 
most  frequently  during  the  sixth  and  seventh  decades.  They  can  be  multiple  and  may 
occur concurrently with similar tumors in the bladder or renal pelvis. 
 
Obstructive lesions of the ureters 
A  great  variety  of  pathologic  lesions  may  obstruct  the  ureters  and  give  rise  to 
hydroureter,  hydronephrosis,  and  sometimes  pyelonephritis.  The  more  important  causes 
include  


background image

 

21 

1. impacted small stones  
2. strictures (congenital or acquired), 
3.  primary carcinoma,  
4. pregnancy,  
5. retroperitoneal fibrosis & cancers of the rectum, bladder, prostate, ovaries, uterus and 
cervix. 
 
Sclerosing  Retroperitoneal  Fibrosis  
is  a  fibrous  proliferative  inflammatory  process 
encasing the retroperitoneal structures including the ureters and causing hydronephrosis. 
Two thirds of the cases are idiopathic. The remaining cases are attributed to drugs (ergot 
derivatives,  β-adrenergic  blockers),  adjacent  inflammatory  conditions  or  malignant 
disease. It may be associated with mediastinal fibrosis, sclerosing cholangitis, and Riedel 
thyroiditis.  This  suggests  that  the  disorder  is  systemic  in  distribution  but  preferentially 
involves  the  retroperitoneum.  An  autoimmune  reaction,  sometimes  triggered  by  drugs, 
has been proposed. 
URINARY BLADDER  
Congenital anomalies 
Diverticula  are  pouch-like evaginations  of the  bladder wall  that  may be congenital,  but 
more commonly acquired due to persistent urethral obstruction (e.g. prostatic hyperplasia 
or  neoplasia).  In  both  forms,  there  are  frequently  multiple  sac-like  pouches  that  range 
from less than 1 cm to 10 cm in diameter. Most diverticula are small and asymptomatic, 
but may be sites of urinary stasis that predispose to infection and the formation of bladder 
calculi.  
Exstrophy 
is a developmental failure in the anterior wall of the abdomen and the bladder, 
so that the bladder  communicates directly through a  large defect with the surface of the 
body.  The  exposed  bladder  mucosa  may  undergo  colonic  glandular  metaplasia  and  is 
subjected to infections. There is an increased risk of carcinoma.  
Vesicoureteral reflux
 is the most common and serious anomaly that contributes to renal 
infection and scarring.
  
Congenital  fistulas
  are  abnormal  connections  between  the  bladder  and  the  vagina, 
rectum, or uterus. 
Persistent urachus
 refers to failure of the urachus to close in part or in whole. When it is 
totally  patent,  a  fistulous  urinary  tract  is  created  that  connects  the  bladder  with  the 
umbilicus.  Sometimes,  only  the  central  region  of  the  urachus  persists,  giving  rise  to 
urachal cystsCarcinomas, mostly adenocarcinomas, may arise in such cysts. 
ACUTE & CHRONIC CYSTITIS  
The common etiologic agents of bacterial cystitis are the E. coli, followed by Proteus, & 
Klebsiella.  Women  are  more  likely  to  develop  cystitis  due  to  their  shorter  urethras. 
Bacterial  pyelonephritis  is  frequently  preceded  by  cystitis,  with  retrograde  spread  of 
microorganisms  into  the  kidneys  and  their  collecting  systems.  Tuberculous  cystitis  is 
almost  always  a  consequence  of  renal  tuberculosis.  Fungal  cystitis  is  usually  due  to 
Candida albican. It is particularly  seen  in immunosuppressed patients or those receiving 
long-term  antibiotics.  Schistosomal  cystitis  (Schistosoma  haematobium)  is  common  in 
certain  Middle Eastern countries,  notably Egypt. Viruses (e.g., adenovirus), Chlamydia, 
and Mycoplasma may also be causes of cystitis. Predisposing factors of cystitis include  
1. Urinary obstruction e.g. prostatic hyperplasia, bladder calculi,tumors 


background image

 

22 

2. cystocele or diverticula  
3. Diabetes mellitus  
4. Instrumentation  
5. Immune deficiency.  
Hemorrhagic  cystitis
  sometimes  complicates  cytotoxic  antitumor  drugs  (e.g. 
cyclophosphamide). Radiation cystitis is due to radiation of the bladder region.   
Most cases of cystitis take the form of nonspecific acute or chronic inflammation of the 
bladder. Gross features 

 There is hyperemia of the mucosa.  

 Hemorrhagic  cystitis  shows  in  addition  a  hemorrhagic  component;  this  form  is 

sometimes follows radiation injury, antitumor chemotherapy, or adenovirus infection.  

 Suppurative  cystitis  is  characterized  by  the  accumulation  of  large  amounts  of 

suppurative exudate.  

 Ulcerative  cystitis  refers  to  cystitis  associated  with  ulceration  of  large  areas  of  the 

mucosa, or sometimes the entire bladder mucosa. 

 Persistence of the infection leads to chronic cystitis, which shows red, friable, granular, 

sometimes  ulcerated  mucosa.  Chronicity  is  also  associated  with  fibrous  thickening  and 
inelasticity of the bladder wall.  
Microscopic features 

 In acute cystitis there are the expected features of acute inflammation.  

 In chronic forms there is chronic inflammatory cells infiltration with fibrosis.  

 Variants of chronic cystitis include Follicular cystitis and Eosinophilic cystitis  

Schistomal  cystitis:  (Fig.  21-26)  urogenital  bilharziasis  is  caused  by  S.  haematobium. 
Eggs are deposited in the superior rectal vein. From there, they pass through anastomoses 
into the veins of the wall of urinary bladder. There they cause granulomatous cystitis with 
eosinophilic  infiltrate  &  fibrosis.  These  granulomas  are  visible  under  endoscopy  as 
minute granules referred to as “sand grain” cystitis. The eggs eventually die in the tissue 
with regressive calcification.The condition may be complicated by  
a.  Extensive  fibrosis  that  may  impinge  on  the  ureteric  orifices  with  eventual 
hydronephrosis 
b. Carcinoma of bladder that is frequently squamous in type; as this form of cystitis can 
be associated with squamous metaplasia of the native transitional epithelium.  
Special Forms of Cystitis  
These are distinctive by either their morphologic appearance or their causation.

 

1.      Interstitial  Cystitis  (Hunner  Ulcer):  a  painful  form  of  chronic  cystitis  occurring 
most  frequently  in women. Cystoscopy shows  fissures and punctate hemorrhages  in the 
mucosa,  sometimes  with  chronic  mucosal  ulcers  (Hunner  ulcers).  Infiltration  by  mast 
cells is characteristic of this disease. The condition may be of autoimmune origin. 
2.      Malakoplakia  is  characterized  macroscopically  by  soft,  yellow,  slightly  raised 
mucosal plaques 3 to 4 cm in diameter and histologically by infiltration with large, foamy 
macrophages  with  debris  of  bacterial  origin  (mostly  E.  coli)  (Fig.  21-27).  In  addition, 
laminated  mineralized  concretions  (Michaelis-Gutmann  bodies)  are  typically  present. 
Similar  lesions  have  been  described  in  other  organs  e.g.  colon,  lungs,  bones.  It  occurs 
with  increased  frequency  in  immuno-suppressed  transplant  recipients  and  as  a  result  of 
defects in phagocytic or degradative function of macrophages. 


background image

 

23 

3.      Polypoid  Cystitis  is  an  inflammatory  condition  resulting  from  irritation  to  the 
bladder  mucosa  mostly  by  indwelling  catheters.  The  urothelium  is  thrown  into  broad, 
bulbous, polypoid projections as a result of marked submucosal edema. 
METAPLASTIC LESIONS 
Cystitis  Glandularis  and  Cystitis  Cystica:  these  terms  refer  to  common  lesions  in 
which  nests  of  transitional  epithelium  (Brunn  nests)  grow  downward  into  the  lamina 
propria  and  undergo  transformation  of  their  central  epithelial  cells  into  columnar 
epithelium  lining  (cystitis  glandularis)  or  cystic  spaces  lined  by  urothelium  (cystitis 
cystica
). The two processes often coexist. In a variant of cystitis glandularis, goblet cells 
are present (intestinal metaplasia).  
Both variants are common microscopic incidental findings in relatively normal bladders 
and are not associated with an increased risk of adenocarcinoma. 
Two forms of metaplasia occur in response to injury 
1. Squamous Metaplasia  
2.  Nephrogenic  Metaplasia  (Nephrogenic  Adenoma):  the  urothelium  may  be  focally 
replaced  by  cuboidal  epithelium,  which  can  assume  a  papillary  growth  pattern  with 
subjacent tubular proliferation. 
 
TUMORS
 OF THE URINARY BLADDER AND COLLECTING SYSTEM (Renal 
Calyces, Renal Pelvis, Ureter, and Urethra)
 
The entire urinary collecting system from renal pelvis to urethra is lined with transitional 
epithelium, so  its epithelial tumors assume  similar  morphologic patterns. Tumors  in the 
collecting  system  above  the  bladder  are  relatively  uncommon;  those  in  the  bladder, 
however, are a more frequent cause of death than are kidney tumors. 
Gross features  
Four  morphologic  patterns  are  recognized  that  range  from  small  benign  papillomas  to 
large invasive cancers. These tumors are classified into (Fig. 8-28
1. Benign papilloma (rare)  
2. Papillary urothelial neoplasms of low malignant potential, and  
3. Urothelial carcinoma (low and high grade) 
Papillomas  are  very  rare,  small  (up  to  1  cm)  benign  tumors  with  frondlike  structures 
having  a  delicate  fibrovascular  core  covered  by  multilayered,  well-differentiated 
transitional epithelium. Such lesions are usually solitary. They rarely recur once removed. 
Urothelial  (transitional)  cell  carcinomas  range  from  papillary  to  flat,  noninvasive  to 
invasive and low grade to high grade.  
Low-grade carcinomas (Fig. 8-29) are always papillary and are rarely invasive, but they 
may recur after removal.  
High-grade carcinomas (Fig. 8-30) can be papillary or occasionally flat; they may cover 
larger areas of the mucosal surface, invade deeper, and have a shaggier necrotic  surface 
than  do  low-grade  tumors.  Occasionally,  these  cancers  show  foci  of  squamous  cell 
differentiation,  but  only  5%  of  bladder  cancers  are  true  squamous  cell  carcinomas. 
Carcinomas of grades II and III infiltrate surrounding structures, spread to regional nodes, 
and, on occasion, metastasize widely. 
 


background image

 

24 

Painless hematuria  is the dominant clinical presentation  of all these tumors. They affect 
men three times more frequently than women and usually develop between the ages of 50 
and 70 years.  
Risk factors of bladder cancer are  
1. Exposure to β-naphthylamine (50 times increased risk).  
2. Cigarette smoking  
3. Chronic cystitis 
4. schistosomiasis of the bladder 
5. Certain drugs (cyclophosphamide).
  
A wide variety of genetic abnormalities are seen in bladder cancers; of these, mutations 
involving several genes on chromosome 9, p53, and FGFR3 are the most common. 
The  prognosis  of  bladder  tumors  depends  on  their  histologic  grade  and  the  depth  of 
invasion of the lesion; the latter is much more important. Except for benign papillomas, 
all tend to recur after removal. Lesions that invade the ureteral or urethral orifices cause 
urinary  tract  obstruction.  Overall  5-year  survival  is  57%.  With  deep  penetration  of  the 
bladder wall the 5-year survival rate is less than 20%.  
Papillary tumors occur much less frequently in the renal pelvis than in the bladder, they 
nonetheless  make  up  to  10% of  primary  renal  tumors.  (Fig.  8-31)  Patients  present  with 
painless  hematuria,  and  may  develop  hydronephrosis.  Infiltration  of  the  walls  of  the 
pelvis,  calyces,  and  renal  vein  worsens  the  prognosis.  Despite  removal  of  the  tumor  by 
nephrectomy, fewer than 50% of patients survive for 5 years.  
Cancer of the ureter is fortunately the rarest of the tumors of the collecting system. The 5-
year survival rate is less than 10%. 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 14 عضواً و 159 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