background image

 

WHITE CELL DISORDERS 

Disorders  of  white  cells  include  deficiencies  (leukopenias)  and  proliferations,  which  may  be 
reactive  or  neoplastic.  Reactive  proliferation  in  response  to  an  underlying  primary,  often 
microbial,  disease  is  fairly  common.  Neoplastic  disorders,  though  less  common,  are  more 
ominous. 

NON-NEOPLASTIC DISORDERS OF WHITE CELLS 

Leukopeniais  most  commonly  the  result  of  a  decrease  in  neutrophils  (the  most  prevalent 
circulating white cells). 

Neutropenia 
Neutropenia: a reduction below normal of the number of neutrophils in peripheral blood; when 
severe,  it  is  referred  to  as  agranulocytosis,where  affected  persons  are  extremely  susceptible  to 
bacterial and fungal infections, which can lead to 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 
-  Megaloblastic anemia 

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

-  Congenital 
-  Idiopathic benign (racial or familial e.g. Africans and in the Middle East) 
-  Cyclical neutropenia syndrome (with 3-4 weeks periodicity) 

2.  Accelerated removal or destruction of neutrophils: 

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

bacterial 

(typhoid, 

miliary 

tuberculosis)

viral 

(hepatitis, 

influenza,HIV), fungal infections 

-  Splenomegaly that leads to sequestration and accelerated removal of neutrophils  

Pathologic features 
The changes in the bone marrow (BM) depend on the underlying mechanism. 

  Hypercellular  marrow;  is  seen  when  the  neutropenia  results  from  excessive  destruction  of 

the mature neutrophils or from ineffective granulopoiesis, as occurs in megaloblastic anemia. 

  Marked decrease in maturing granulocytic precursors in the marrow; as associated with the 

use of certain drugs that suppress granulopoiesis. 

  All  marrow  elements  are  suppressed;seen  after  treatment  with  most  myelotoxic  drugs  but 

erythropoiesis  and  megakaryopoiesis  can  be  normal  if  the  responsible  agent  specifically 
affects the granulocytes. 

The  main  problem  with  neutropenia  is  infection.  They  commonly  take  the  form  of  ulcerating, 
necrotizing  lesions  of  the  mouth,  pharynx,  or  other  sites  within  the  oral  cavity.  These  lesions 
often show a massive growth of microorganisms. 

Lymphopenia: a reduction below normal of the number of lymphocytes in peripheral blood and 
are associated with: 

1.  Congenital immunodeficiency diseases 


background image

 

2.  Acquired: 

  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.  Leukocytosis is  relatively  non-specific and  can 
be classified on the basis of the particular white cell series affected. 

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

  Eosinophilic Leukocytosis (Eosinophilia) 

a.  Allergic disorders such as asthma, hay fever, allergic skin diseases 

b.  Parasitic infestations 
c.  Drug sensitivity 
d.  Collagen vascular disorders (polyarteritisnodosa, vasculitis) 
e.  Certain malignancies (e.g., Hodgkin disease and some non-Hodgkin lymphomas) 

f.  Treatment with GM-CSF 

g.  Idiopathic (Hypereosinophilic syndrome) 

h.  Neoplastic; as seen in myeloproliferative neoplasms, and chronic eosinophilic leukemia 

  Basophilic  Leukocytosis  (Basophilia):often  indicative  of  myeloproliferativeneoplasms  (e.g., 

chronic myeloid leukemia). Reactive modest increase is seen in ulcerative colitis, myxoedema, 
drug allergies and smallpox or chickenpox infections. 

  Monocytosis 

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

  Lymphocytosis 

a.  Acute  infections:  infectious  mononucleosis  (Epstein-Barr  virus),  rubella,  mumps, 

infectious hepatitis, cytomegalovirus, HIV, herpes, B. pertussis 

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

f.  Thyrotoxicosis 


background image

 

NEOPLASTIC PROLIFERATIONS OF WHITE CELLS 

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

1.  Acute myeloidleukemias: immature progenitor cells accumulate in the BM 
2.  Chronic myeloproliferativeneoplasms: in which inappropriately increased production of 

formed blood elements leads to elevated blood cell counts 

3.  Myelodysplastic  syndromes,  which  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). 
The pathophysiology, laboratory findings, and clinical features of one closely resemble those of 
the other. 

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 hypocenterare at particularly high risk. The predominant 
type is AML though ALL is reported in younger individuals. Exposure to diagnostic X-rays or 
radioisotopes at diagnostic levels (low dose) does not increase the risk. Infants whose mothers 
were exposed to X-rays during pregnancy are at higher risk. 

B.Chemicals 

Exposure to the following has 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
 

  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 (> 3y; lymphoid, < 3y; myeloid). 

  Patients with Blooms syndrome, Fanconi anemia and Ataxia telangiectasia are associated 

with increased risk. 

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

  Myelodysplasia (myelodysplastic syndrome). 

  After chemotherapy + radiotherapy 


background image

 

  Chronic myeloproliferativeneoplasms. 

  Aplastic anemia. 

  Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. 

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  AL  there  is  a  block  in  differentiationwhich  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. 

The acute leukemias have the following clinical characteristics: 

  Variable age of onset: childhood AL (age <15 years) is usually ALL (80%) whereas adult 

AL (age ≥15 years) is usually AML (80%). 

  Abrupt onset especially in children 

  Symptoms related to depression of normal marrow function. These include: 

a.  Fatigue (due mainly to anemia) 
b.  Fever (reflecting mainly infections resulting from neutropenia) 
c.  Bleeding  such  aspetechiae,  ecchymoses,  epistaxis,  gum  bleeding  (secondary  to 

thrombocytopenia). 

  Symptoms related to organ or tissue infiltration. 

Generalized 

lymphadenopathy, 

splenomegaly, 

hepatomegalyand 

testicular 

involvementthese  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  also  more 
common  in  ALL  than  AML.  Gum  infiltration  is  more  common  in  AML.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  ifspecific  leukemia-associated 
cytogenetic or molecular genetic abnormalities are present. 
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 
rods.  

  Blood film:  

a.  RBCs: anemia is almost always present. 
b.  WBCs:  total  WBC  count  may  show  high  count  (where  blasts  are  self-evident),  or  low 

count (blasts may be present or absent). 
Neutropenia is also a common finding in the peripheral blood. 

c.  Plateletcount is reducedin 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: 


background image

 

1.  BM aspirate is inadequate; this is commonly due toBM 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 and Renal Function Tests are performed as a baseline before treatment begins. 
Radiological  Examination  may  reveal  lytic  bone  lesions,  mediastinal  widening  caused  by 

enlargement of the thymus and/or mediastinal lymphadenopathy. 

CSF examination may show blast cells, indicating CNS involvement. 
Cytochemistryis useful if the leukemia is not obviously myeloid.  
Immunophenotypingis indicated in all patients in whom the leukemia is not obviously myeloid.  
Cytogenetic analysisis 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 (cell surface marker analysis by flow cytometry). 
4.  Cytogenetic analysis 
5.  Molecular genetic analysis  

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), acute monocytic(M5b) leukemia 

  M6: Acute erythroleukemia 

  M7: Acute megakaryoblastic leukemia 

II. WHO classification (2000 & 2002)  

There was a consensus that FAB L1, L2 and L3 of ALL are no longer relevant, since L1 and 
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 


background image

 

certain  clonal,  recurrent  cytogenetic  abnormalities  should  be  considered  to  have  AML 
regardless the blast percentage. 

Cytochemistry of AL 

  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 

Immunophenotypingof AL  
This is very useful in typing and subtyping of AL.The specific marker for B-cells is CD79a;CD3 
for T-cells. The most specific myeloid marker is anti-MPO. 

Karyotyping of AL 

ALL

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

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

+

chromosome.  

AML

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

with Ph

+

, t(6:9) and hyperploidy.  

Course and Prognosis of AL 
If untreated, patients will only survive for few months, and they will usually die either of severe 
infection or bleeding due to progressive BM replacement by blast cells. ALL in general carries a 
better prognosis  than AML.Children 2 to  10  years of age have the best  prognosis;  most can be 
cured. Other groups of patients do less well. 

THE CHRONIC LYMPHOID LEUKEMIA  

A

 number of disorders 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 
immunoglobulin (Ig) gene(for B-cells) or T- cell receptor (TCR) gene (for T-cells). 

CHRONIC LYMPHOCYTIC LEUKEMIA (CLL) 

CLLis  a  low  grade  clonal  lymphoproliferative  disorder  characterized  by  progressive 
accumulation of usually well-differentiated CD5

+

 lymphocytes in the BM with an accompanying 

peripheral lymphocytosis. Involvement of lymph nodes (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,  andit  is  the  most  common  in  the 
Westrepresentingabout 25% of all leukemias in adults > 50 years. CLL is rare in the Far East. 
Clinical features of CLL  

1.  The majority of patients are over 50 years. 


background image

 

2.  Most cases are diagnosed when routine blood test is performed. 
3.  Lymphadenopathy: Symmetrical enlargement of cervical, axillary or inguinal LNs is usually 

discrete and non-tender. 

4.  Splenomegaly and less commonly hepatomegaly are common in intermediate stage. 
5.  Features of anemia and thrombocytopenia present in advanced disease. 
6.  Early bacterial infections predominate but with advanced disease viral and fungal infections 

such as herpes zoster are also seen.This is due to immunosuppression which is a significant 
problem resulting fromhypogammaglobulinemia and cellular immune dysfunction. 

Laboratory findings 

  Lymphocytosis; the absolute lymphocyte count is > 5 × 10

9

/L (up to 300 × 10

9

/L or more). 

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.
 Variable numbers of larger activated lymphocytes are also usually present in the blood 
smear. 

  Anemiaand  Thrombocytopeniaare  seen  in  later  stages  due  to  BM  failure,hypersplenism  or 

autoimmune process. 

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

biopsy reveals early interstitial, nodular, mixed (nodular & interstitial) and late diffusepattern 
of involvement. 

  Immunophenotypeshows  pan-B-cell  markers  (CD19

+

&  CD22

+

)  with  CD5

+

,  CD23

+

  and 

weak expression of SmIg (surface membrane immunoglobulinfor  IgM or IgD)with  weak or 
negative FMC7 and CD79b. 

  Serum Ig reduction becomes more marked with advanced disease. 

  Karyotype.The  most  common  cytogeneticabnormalities  are:deletion  of  13q14  (15-20%) 

which  is  associated  with  good  prognosis.  Triosomy  12  (10-15%),  deletion  at  11q23  (20%) 
and structural abnormalities of 17p involving the p53 gene (all carry 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/dLand/or thrombocytopenia<100,000 /µL indicates advanced disease stage. 
Course and prognosis 
Many patients,in early stage, never need therapy.Survival ranges from 12years for early stage to 
< 3 years for advanced stage.Cure is rare. CLL may transform to: 

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

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

PROLYMPHOCYTIC LEUKEMIA

 

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 appearance of >55% prolymphocytes 
in blood film.Anemia is a poor prognostic feature Response to treatment is poor. 

HAIRY CELL LEUKEMIA 

 

HCL  patients  typically  present  with  infections,  anemia  or  splenomegaly.  Lymphadenopathy  is 
very  uncommon.Lymphocyte  count  is  rarely  >20  ×  10

9

/L.  The  peripheral  blood  shows 


background image

 

pancytopenia  andmonocytopeniawith  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. Patients can expect long-term remission with treatment.

 

CLASSIC CHRONIC MYELOPROLIFERATIVE NEOPLASMS (MPN) 

This term covers a group of clonal disorders of the hemopoietic 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  levelsof  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  thePhiladelphia  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 50% of ET and MF cases show Janus-Associated Kinase 

(JAK2)  mutation  that  occurs  in  the  BM  and  in  the  peripheral  blood  granulocytes.  This 
mutation is not found in secondary polycythemia, or reactive thrombocytosis.  JAK2plays a 
major role in normal myeloid development.
 

POLYCYTHEMIA 

Polycythemia  (erythrocytosis):  is  an  increase  in  the  hemoglobin  (Hb)  concentration  above  the 
upper  limit  of  normal  for  the  patient's  age  and  sex  in  specific  population.  It  is  classified 
according to its pathophysiology: 
A. Absolute 

1.  Primary 

o  Polycythemia 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, hepatocellular carcinoma, 

cerebellar hemangioblastoma). 

B. Relative (Stress or pseudopolycythemia): 


background image

 

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

POLYCYTHEMIA VERA (PV)

 

PV is an insidious clonal MPN characterized by generalized hyperplasia of all marrow elements, 
but  dominated  by  expansion  of  the  red  blood  cell  volume>25%  above  mean  normal  predicted 
value  orHb>18.5 g/dl  for  men  and>16.5 g/dl  for  women.In  50%  of  patients,  there  is  also 
neutrophiliaand thrombocytosis.There is endogenous erythroid colony growth despite subnormal 
serum erythropoietin level. The clinical features include headache, dyspnea, blurred vision, night 
sweats,  pruritus(characteristically  after  hot  bath)and  plethoric  appearance.Splenomegaly  occurs 
in 75% of patients. Hypertension occurs in one-third of patients. The course may be complicated 
by  hemorrhage,  thrombosis,  gout  and  peptic  ulceration.Typically,  the  prognosis  is  good  with  a 
median  survival  of  10-16  years.  Thrombosis  and  hemorrhage  are  the  major  clinical  problems. 
Transition from PV to MF and AL may occur. 

ESSENTIAL THROMBOCYTHEMIA (ET) 

ETis characterized by a sustained increase in platelet count> 400 × 10

9

/L (400,000 /µL), because 

of  megakaryocytic  proliferation  and  overproduction  of  platelets.  There  is  endogenous 
megakaryocyte growth independent of thrombopoietin. 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 in about 25% of the patientsmay occur in venous 
or  arterial  systems.  Hemorrhage  as  a  result  of  abnormal  platelet  function  may  cause  either 
chronic or acute bleeding. 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 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. 

MYELOFIBROSIS (MF) 

MF is a clonal MPN of the pluripotent hematopoietic stem cell, characterized by proliferation of 
multiple  cell  lineages  and  accompanied  by  progressive  BM  fibrosis,  with  development  of 
hematopoiesis  in  the  spleen  and  liver.  The  onset  is  insidious  with  symptoms  of  anemia.  About 
≥⅓ 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  cell  morphology  shows  characteristic 

'tear-drop' poikilocytes. 

4.  BM  is  usually  unobtainable  by  aspiration  (dry  tap).  Trephine  biopsy  shows  hypercellular 

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


background image

10 

 

5.  In  10%  of  cases  there  is  increased  bone  formation  with  increased  bone  density  on  X-ray 

(osteomyelosclerosis). 

6.  Neutrophil alkaline phosphotase (NAP) score is usually increased. 

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  a  clonal  genetic  change  in  a  pluripotential  hematopoietic  stem  cell,  which  proliferates 
and  generates  a  population  of  differentiated  cells  that  gradually  replaces  normal  hematopoiesis 
and leads to a greatly expanded total myeloid mass. CML represents about 15 % of leukemia.  

CML usually passes into 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 blastic 
phase  directly.  In  up  to  50%  of  cases  the  diagnosis  is  made  incidentally  from  a  routine  blood 
count  (asymptomatic).  There  may  be  features  of  anemia  and  of  abnormal  platelet  function 
(bruising, epistaxis, menorrhagia, etc). Splenomegaly is nearly always present and is frequently 
massive. Gout and renal impairment (caused by hyperuricemia) may occur. 

Laboratory findings 

  Anemia; usually normochromic normocytic. 

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

9

/L, occasional patients may present with 

leukocytosis >200 ×10

9

/L causing features of hyperviscosity. 

  Blood film shows a full spectrum of granulocytic cells, ranging from blast forms (usually 

<10%) to mature neutrophils, with myelocytes and neutrophils predominating. 

  The percentages of eosinophils and basophils are usually increased. 

  Platelet numbers are usually ↑ in the range of 300-600 × 10

9

/L, but may be normal or ↓. 

  NAP score is decreased or absent. 

BM Aspirate:   

  Markedly hypercellular marrow 

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

  Eosinophilsand basophils are usually prominent. 

  Megakaryocytes are small, hypolobed and increased in numbers. 

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

The Advanced disease (AP & BP);the clinical features are quite variable 

  Asymptomatic 

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

  Occasionally,  patients  present  with  generalized  lymphadenopathy;  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 referred to as "Myeloid Sarcomas." 

Laboratory findings 
In AP:
Blasts range (10-19%) in BF and/or BM, basophils ≥20%, platelet count <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, and/or severe granulocytic dysplasia. 


background image

11 

 

In BP:Blasts >20%, or extramedullary blast proliferation (LN, skin, elsewhere), or detection of 
large foci or clusters of blats in BM biopsy. 

Course and prognosis  

  Patients with CML-CP usually show an excellent response to treatment with imatinib. 

  Those who respondhave prolonged survival andmay never relapse. 

  Transformation to ALends with death within 2-6 months. 

  Death usually occurs from blastic transformation or intercurrent hemorrhage or infection. 

MYELODYSPLASTIC SYNDROME (MDS) 

MDS  is  a  group  of  clonal  disorders  of  multipotent  hematopoietic  stem  cells  which  are 
characterized  by  increasing  BM  failure  with  quantitative  and  qualitative  abnormalities  of 
megakaryocytes,  erythroid  and  granulocytic  cells.  MDS  is  either  primary  or  it  is  secondary  to 
chemotherapy ± radiotherapy. 
Pathogenesis  
MDS  starts  following  genetic  damage  to  multipotent  hematopoietic  progenitor  cell,  leading  to 
increased  stem  cell  proliferation  but  ineffective  differentiation  and  maturation,  resulting  in  a 
hypercellular  BM  with  peripheral  blood  pancytopenia;  this  is  the  hallmark  of  the  disease

Neutrophils, monocytes and platelets are often functionally impaired. 
Clinically;the  evolution of disease  is  often slow. The patients  may  be  asymptomatic or  present 
with anemia (transfusion-dependent), recurrent infections and easy bruising or bleeding. 
Laboratory findings  
A. Peripheral Blood

  Pancytopenia is frequent 

  Anemia 

  Granulocytes are often decreased in number and frequently lack granulation 

  Pelger anomaly (neutrophil with single or bilobednucleus) 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 

B. Bone Marrow: 

  Usually hypercellular 

  Multinucleate normoblasts are seen 

  Ring sideroblasts may be seen (>4 perinuclear iron granules/normoblast& covering ≥ ⅓ 

of the nuclear circumference) 

  Granulocyte precursors show defective granulation 

  Megakaryocytes are abnormal (micronuclear, small binuclear or polynuclear) 

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

PLASMA CELL DYSCRASIAS 

PCDs 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  serumIgs,  referred  to 
asparaproteinor M-protein.  

The plasma cell dyscrasias can be divided into many variants: 

1.  Multiple Myeloma (MM) 


background image

12 

 

MMis the most common of the malignant plasma cell dyscrasias. It is a  neoplastic proliferation 
characterized by accumulation ofclonal plasma cellin the BM,the presence of paraprotein in the 
serum  and/or  urine  and  related  tissue  damagethat  is  usually  associated  with  multifocal  lytic 
lesions  throughout  the  skeletal  system.The  etiology  of  the  disease  is  unknown;dysregulation  or 
increased expression of cyclin D1 and D3 is an early unifying event andIL 6 is a potent growth 
factor for myeloma cells and is often active by autocrine mechanism. 
Hyperploidy  is  present  in  about  half  of  cases  whereas  non-hyperploid  cases  have  a  high 
incidence  of  translocations  involving  the  Ig  heavy-chain  gene  (IGH)  on  chromosome 
14.Monoallelic loss of 13q is frequent in both categories.All these genetic abnormalities are also 
seen in monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS).

 

The most common paraprotein 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 
paraproteinand BJP in urine. The excess light chains have adverse effects on renal function. 
Gross pathologic features 

 

  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 fracturesand 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  

 

  BM examination reveals an increased number of plasma cells (10 - 90%) of the cellularity.  

  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  (plasmacytomas)  can  be  encountered  in  the  spleen, 

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

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

  Metastatic calcification stemming from boneresorption and hypercalcemia.  

  Myeloma nephrosisrefers 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. 

The clinical manifestations: 
1. Bone  pain,especially  backache  is  extremely  common  resulting  from  plasma  cell  infiltration, 

vertebral collapse and pathologic fractures. 


background image

13 

 

2. Features of anemiaresults from BM replacement andinhibition of hematopoiesis. 
3. Recurrent bacterial infections result from severe suppression of normal Ig secretion, abnormal 

cell-mediated immunity and neutropenia. 

4. Features of renal failure and/or hypercalcemia.Renal insufficiency occurs in as many as 50% 

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

5. Bleeding  tendency. Paraproteins  may interfere with  platelet function and coagulation  factors; 

thrombocytopenia occurs in advanced disease. 

6. Amyloidosisdevelops  in  5%  to  10%  of  patientswith  features  such  as  macroglossia,  carpal 

tunnel syndrome and diarrhea. 

7. Hyperviscosity  syndrome  may  occur  in  2%  of  MM  cases  due  to  excessive  production  and 

aggregation  of  myeloma  paraproteins.  Purpura,  hemorrhages,  visual  failure,  CNS  symptoms, 
neuropathies and heart failuremay be present. 

Diagnosis of multiple myeloma depends on three principal findings: 
1.  Paraprotein in serum and/or urine. 
2.  Presence  ofclonal  plasma  cells  in  the  BMoften  with  abnormal  forms  or  plasmacytoma.The 

characteristic clonal immunophenotype is CD38

high

, CD138

high

 and CD45

low

3.  Complications  related  to  organ  damage  or  tissue  impairment  such  as  bone  disease,  renal 

impairment, anemia, hypercalcemia, hyperviscosity, amyloidosis or recurrent infection. 

Investigations in MM: 

  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 appear in the blood film in 15% of cases. 

  High ESR and C-reactive protein. 

  BM plasma cells are increased (usually >10% of ANC). 

  Radiological;  the  diagnosis  is  strongly  suspected  when  the  characteristic  focal, 

osteolyticpunched-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 serum 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 (related organ damage or tissue impairment) 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  are  no  bone  lesions,  no  BJP  in  urine  and  the 


background image

14 

 

percentage  of  plasma  cells  in  the  BM  is  normal  (<4%)  or  only  slightly  increased  (<10%). 
Serumparaproteins  are  <30  g/L  and  serum  light  chains  are  ↑  in  ⅓  of  patients.  Patients  with 
MGUS develop a well-defined plasma cell dyscrasia (MM, LPL, or amyloidosis) at a rate of 1% 
per  year.  Moreover,  MGUS  cells  often  contain  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 MM. 

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 (sinuses, nasopharynx, and larynx), 
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  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.  There is pancytopenia, organomegaly, 
hypercalcemia, renal involvement and bone disease. The outlook is poor. 

5.  Lymphoplasmacytic Lymphoma (LPL) /Waldenströmmacroglobulinemia (WM) 

Itis  an  indolent  B-cell  lymphoma  with  an  IgMparaprotein  that  often  behaves  as  cryoglobulin 
causing Raynaud’s phenomenon. Anemia, hepatosplenomegaly, lymphadenopathy and mucosal 
bleeding  are  common.  Hyperviscosity  syndrome  is  evident  in  70%  of  patients  especially  with 
IgM levels >30 g/L, where plasmapheresis is a dramatically effective treatment. Bone lesions are 
rare, as is renal failure. Peripheral blood lymphocytosis is usually a feature of late disease. BM 
showsa  pleomorphic,  diffuse  infiltrate  of  lymphocytes,  plasmacytoid  lymphocytes  and  plasma 
cells>30% of cells. The M-protein light chain is lambda λ in 75% of patients and 70% have BJP. 
Median survival is approximately 6 years. 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 232 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