مواضيع المحاضرة: MUSCULOSKELETAL SYSTEM
background image

MUSCULOSKELTAL SYSTEM PART-2 

ARTHRITIS 

Osteoarthritis (Degenerative joint disease) is the most common joint disorder. It is 
a  frequent  consequence  of  aging  and  is  an  important  cause  of  physical  disability  in 
individuals  over  the  age  of  65.  The  fundamental  feature  of  osteoarthritis  is 
degeneration of the articular cartilage
.  
In  most  cases,  osteoarthritis  appears  insidiously  with  age  and  without  apparent 
initiating cause (primary osteoarthritis). When osteoarthritis manifests in youth, there 
is  typically  some  predisposing  condition,  such  as  previous  traumatic  injury, 
developmental  deformity,  or  marked  obesity.  In  these  settings  the  disease  is  called 
secondary  osteoarthritis.  Gender  has  some  influence;  knees  and  hands  are  more 
commonly affected in women, whereas hips are more commonly affected in men. 
Pathological features 

  Early changes include proliferation with disorganization of the chondrocytes in the 

superficial part of the articular cartilage with subsequent reduction of elasticity.  

  As  the  superficial  part  of  the  cartilage  are  degraded  vertical  and  horizontal 

fibrillation and cracking of the matrix occur. 

  Eventually,  full-thickness  portions  of  the  cartilage  are  lost,  and  the  subchondral 

bone  plate  is  exposed.  Friction  smooths  and  polishes  the  exposed  bone 
(eburnation).  

  Small  fractures  displace  pieces  of  cartilage  and  subchondral  bone  into  the  joint, 

forming loose bodies (joint mice). The fracture gaps are filled with synovial fluid 
to form eventually fibrous walled cysts.  

  Mushroom-shaped  osteophytes  (bony  outgrowths)  develop  at  the  margins  of  the 

articular  surface  that  may  have  mechanical  effect  on  adjacent  structures  e.g., 
nerves.  

  In  severe  disease,  a  fibrous  synovial  pannus  covers  the  peripheral  portions  of  the 

articular surface. 

Pathogenesis 

  Regardless of the inciting stimulus (wear & tear of aging, estrogens in females, and 

genetic  susceptibility),  early  osteoarthritis  is  marked  by  degenerating  cartilage 
containing  more  water  and  less  proteoglycan.  The  collagen  network  is  also 
diminished,  presumably  as  a  result  of  decreased  local  synthesis  and  increased 
breakdown; chondrocyte apoptosis is increased.  

  Overall,  cartilage  tensile  strength  and  resilience  are  reduced.  In  response  to  these 

degenerative changes, chondrocytes in the deeper layers proliferate and attempt to 
"repair"  the  damage  by  synthesizing  new  collagen  and  proteoglycans.  Although 
these  reparative  changes  are  initially  able  to  keep  pace,  matrix  changes  and 
chondrocyte loss eventually predominate. 

 
Gout
  
This  is  a  disorder  caused  by  the  tissue  accumulation  of  excessive  amounts  of  uric 
acid, an end product of purine metabolism. It is marked by recurrent episodes of acute 
arthritis,  sometimes  accompanied  by  the  formation  of  large  crystalline  aggregates 
called  tophi  &  chronic joint deformity.  All  of  these  are the result of  precipitation of 
monosodium urate crystals from supersaturated body fluids.
 Not all individuals with 
hyperuricemia  develop  gout;  this  indicates  that  influences  besides  hyperuricemia 
contribute  to  the  pathogenesis.  Gout  is  traditionally  divided  into  primary  (90%)  and 
secondary  forms  (10%).  Primary  gout  designates  cases  in  whom  the  basic  cause  is 


background image

unknown or when it is due to an inborn metabolic defect that causes hyperuricemia. In 
secondary gout the cause of the hyperuricemia is known. 
Pathologic features 
The major morphologic manifestations of gout are
  
1. Acute arthritis 
2. Chronic tophaceous arthritis 
3. Tophi in various sites, and  
4. Gouty nephropathy 
In  gouty  Acute  arthritis
  in  addition  to  features  of  acute  inflammation  needle  shape 
monosodium urate crystals are frequently found in the cytoplasm of the neutrophils as 
well as in small clusters in the synovium.  
In Chronic tophaceous arthritisvisible deposits seen  in the synovium that becomes 
hyperplastic,  fibrotic,  and  thickened  by  inflammatory  cells,  forming  a  pannus  that 
destroys  the  underlying  cartilage,  and  may  erode  subjacent  bone.  In  severe  cases, 
fibrous or bony ankylosis occurs, resulting in loss of joint function. 
Tophi  are the pathognomonic hallmarks of gout.  

  Tophi  can  appear  in  the  articular  cartilage,  periarticular  ligaments,  tendons,  and 

soft tissues, including the ear lobes. Superficial tophi can lead to large ulcerations 
of the overlying skin. 

  Microscopically,  they  are  formed  by  large  aggregations  of  urate  crystals 

surrounded by an intense inflammatory reaction of lymphocytes, macrophages, and 
foreign-body giant cells, attempting to engulf the masses of crystals.  

Gouty nephropathy  

  This  refers  to  the  renal  complications  associated  with  urate  deposition  including 

medullary  tophi,  intratubular  precipitations  and  renal  calculi.  Secondary 
complications  such  as  pyelonephritis  can  occur,  especially  when  there  is  urinary 
obstruction. 

Pathogenesis  

  Although the cause of excessive uric acid biosynthesis in primary gout is unknown 

in most cases, rare patients have identifiable enzymatic defects or deficiencies that 
are associated with excess production of uric acid.  

  In  secondary  gout,  hyperuricemia  can  be  caused  by  increased  urate  production 

(e.g.,  rapid  cell  lysis  during  chemotherapy  for  lymphoma  or  leukemia)  or 
decreased excretion (chronic renal  failure), or both.  Reduced renal  excretion  may 
also be caused by drugs such as thiazide diuretics, because of their effects on uric 
acid tubular transport. 

  Whatever the cause, increased levels of uric acid in the blood and other body fluids 

(e.g.,  synovium)  lead  to  the  precipitation  of  monosodium  urate  crystals.  The 
precipitated  crystals  are  chemotactic  to  neutrophils  &  macrophages  through 
activation  of  complement  components  C3a  and  C5a  fragments.  This  leads  to  a 
local  accumulation  of  neutrophils  and  macrophages  in  the  joints  and  synovial 
membranes  to  phagocytize  the  crystals.  The  activated  neutrophils  liberate 
destructive  lysosomal  enzymes.  Macrophages  participate  in  joint  injury  by 
secreting  a  variety  of  proinflammatory  mediators  such  as  IL-1,  IL-6,  and  TNF. 
While  intensifying  the  inflammatory  response,  these  cytokines  can  also  directly 
activate  synovial  cells  and  cartilage  cells  to  release  proteases  (e.g.,  collagenases) 
that cause tissue injury. 

  Repeated bouts of acute arthritis, however, can lead to the permanent damage seen 

in chronic tophaceous arthritis. 

 


background image

Pseudogout  (chondrocalcinosis)  (Calcium  pyrophosphate  crystal  deposition 
disease
).  Pseudogout  typically  first  occurs  in  the  age  50  years  or  older.  It  involves 
enzymes that lead to accumulation and eventual crystallization of pyrophosphate with 
calcium.  The  pathology  in  pseudogout  involves  the  recruitment  and  activation  of 
inflammatory  cells,  and  is  reminiscent  of  gout.  The  knees,  followed  by  the  wrists, 
elbows,  shoulders,  and  ankles,  are  most  commonly  affected.  Approximately  50%  of 
patients experience significant joint damage. 
 
Infectious Arthritis

 can  cause  rapid  joint  destruction  and  permanent  deformities.  Microorganisms  can 
lodge  in  joints  during  hematogenous  dissemination,  by  direct  inoculation  or  by 
contiguous spread from osteomyelitis or a soft tissue abscess.  
Suppurative Arthritis
 is a subtype of infectious arthritis in which the bacteria seed the 
joint during episodes of bacteremia. Haemophilus influenzae predominates in children 
under age 2 years, S. aureus is the main causative agent in older children and adults, 
and  gonococcus  is  prevalent  during  late  adolescence  and  young  adulthood.  There  is 
sudden onset of pain, redness, and swelling of the joint with fever, leukocytosis, and 
elevated  ESR.  In  90%  of  nongonococcal  suppurative  arthritis,  the  infection  involves 
only a single joint-usually the knee. Joint aspiration is typically purulent, and allows 
identification of the causal agent. 
 
 
 
 
JOINT TUMORS AND TUMOR-LIKE LESIONS 
Ganglion and Synovial Cysts  
ganglion is a small (<1.5 cm) cyst located near a joint capsule or tendon sheath; the 
wrist is an especially common site. It is firm to fluctuant pea-sized nodules. Because 
they arise by cystic degeneration of connective tissue they are grossly translucent and 
microscopically lack a true cell lining. They are usually asymptomatic. 
Synovial cyst
 occurs due to herniation of synovium through a joint capsule or massive 
enlargement of a bursa. A good example is the Baker cyst that occurs in the popliteal 
fossa.  
 
Pigmented  Villonodular  Tenosynovitis  (PVNS)  &  Giant-Cell  Tumor  (GCT)  of 
Tendon Sheath  
These  are  closely  related  benign  neoplasms  of  synovium.  PVNS  tends  to  involve 
joints diffusely, whereas GCT usually occurs as a single tendon sheath nodule. 
Grossly, both lesions are red-brown to orange-yellow. In PVNS the joint synovium is 
diffusely  converted  into  red-brown  finger-like  projections,  and  nodules.  In  contrast, 
GCT  is  well  circumscribed  and  contained.  Microscopically,  Tumor  cells  in  both 
lesions  resemble  synoviocytes.  In  PVNS  they  spread  along  the  surface  and  infiltrate 
the  subsynovial  compartment.  In  GCT  the  cells  grow  in  a  solid  nodular  aggregate. 
Other  typical  findings  include  hemosiderin  deposits,  foamy  macrophages,  & 
multinucleated  giant  cells.  PVNS  usually  affects  the  knee  (80%  of  cases).  Patients 
typically  complain  of  pain,  locking,  and  recurrent  swelling.  In  contrast,  GCT 
manifests  as  a  solitary,  slowly  growing  mass  frequently  involving  wrist  and  finger 
tendon sheaths. GCT is the most common soft tissue tumor of the hand

 
SKELETAL MUSCLES 


background image

Diseases  that affect  skeletal muscle can involve  any portion of the motor unit;  these 
include  
1. Disorders of the motor neuron or axon (neurogenic atrophy) 
2. Abnormalities of the neuromuscular junction (e.g. myasthenia gravis) 
2. Disorders of the skeletal muscle itself (myopathies) 
 
Muscle  Atrophy  
is  a  non-specific  response  in  a  variety  of  muscle  disorders.  It  is 
characterized  by  abnormally  small  myofibers;  the  type  of  fibers  affected  by  the 
atrophy, their distribution in the muscle, and their specific morphology help identify 
the etiology of the atrophic changes. 
Neurogenic Atrophy
 is due to lack of normal enervation. The loss of a single neuron 
will affect all muscle fibers in a motor unit, so that the atrophy tends to be scattered 
over the field. It is characterized by involvement of both fiber types, and by clustering 
of myofiers into small groups. 

 

Muscular Dystrophy

 

The  muscular  dystrophies  are  “a  heterogeneous  group  of  inherited  disorders,  often 
presenting  in  childhood,  characterized  by  progressive  degeneration  of  muscle  fibers 
leading  to  muscle  weakness  and  wasting.”  
In  advanced  cases  muscle  fibers  are 
replaced  by  fibrofatty  tissue.  This  histologic  feature  distinguishes  dystrophies  from 
myopathies, which also present with muscle weakness.

  

Example on this group are: 

1. 

X-Linked Muscular Dystrophy: Duchenne  Muscular Dystrophy  (DMD)

.: 

This  X-linked inherited disease is  the most common & the most severe  form 
of  muscular  dystrophy.  It  becomes  clinically  evident  by  age  5,  with 
progressive weakness leading to wheelchair dependence by age 10 to 12 years, 
and death by the early 20s. The same gene is involved in a related but milder 
form designated Becker muscular dystrophy. DMD is caused by abnormalities 
in  the  dystrophin  gene  located  on  the  short  arm  of  the  X  chromosome.  In 
affected families,  females  are  carriers; they  are clinically asymptomatic.Boys 
with DMD show delayed walking. 

 

 

2.  Myotonic  Dystrophy:  The  cardinal  neuromuscular  symptom  in  myotonic 

dystrophy is myotonia, which is a sustained involuntary contraction of a group 
of  muscles.  Patients  often  complain  of  "stiffness"  and  have  difficulty  in 
releasing  their  grip,  for  instance,  after  a  handshake.  Myotonic  dystrophy  is 
inherited  as  an  autosomal  dominant  trait  that  is  associated  with  a  CTG 
trinucleotide  repeat  expansion  on  chromosome  19  that  affects  the  mRNA  for 
the myotonia-protein kinase.  The disease often presents in late childhood with 
gait abnormalities. 

 
 
Diseases of the Neuromuscular Junction 
Myasthenia  Gravis  
is  “an  autoimmune  disorder  of  the  neuromuscular  junction 
characterized  by  muscle  weakness.”
  The  disease  can  present  at  any  age  and  has  a 
predilection for women. Thymic hyperplasia is found in 65% and a thymoma in 15% 
of  patients.  Circulating  antibodies  to  the  skeletal  muscle  acetylcholine  receptors 
(AChRs) are present in nearly all patients, associated with a decrease in the number of 
AChRs. 
Pathogenesis 


background image

  In  most  cases,  the  autoantibodies  against  the  AChR  lead  to  loss  of  functional 

AChRs  at  the  neuromuscular  junction  either  by  (1)  increasing  degradation  of  the 
receptors, and/or (2) blocking the binding of acetylcholine (ACh) to its receptor. 

  The link between autoimmunity to AChRs and the thymic abnormalities is unclear. 

Nevertheless, most patients show improvement after thymectomy. 

Typically,  weakness  is  first  noticed  in  the  extraocular  muscles  as  evidenced  by 
drooping  eyelids  (ptosis)  and  double  vision  (diplopia).  The  generalized  muscle 
weakness  can  fluctuate  dramatically,  with  alterations  occurring  over  the  course  of 
days,  hours,  or  even  minutes.  Sensory  and  autonomic  functions  are  not  affected. 
Respiratory impairment was a major cause of mortality in the past. 
 
Lambert-Eaton 

Myasthenic 

Syndrome 

characteristically 

develops 

as 

paraneoplastic process,  most commonly in  the setting of small-cell carcinoma of the 
lung;  it can also  occur in the absence of malignancy. Although individuals  with  this 
syndrome also present with muscle weakness 
 
 
 
 
Skeletal Muscle Tumors 
Rhabdomyosarcoma 
Rhabdomyosarcoma  is  the  most  common  soft  tissue  sarcoma  of  childhood  and 
adolescence, usually appearing before age 20. They occur most commonly in the head 
and neck or genitourinary tract. 
Chromosomal  translocations  are  found  in  most  cases;  the  more  common  t(2;13) 
translocation (gene that 
controls skeletal muscle differentiation & development)  
Gross features 
 

  Tumors arising near the mucosal surfaces of the bladder or vagina, can present as 

soft, gelatinous, grapelike masses, designated sarcoma botryoides.  

  In  other  cases  they  are  deceptively  demarcated  or  infiltrative  grayish-white  to 

brownish masses.  

Microscopical features 

  Rhabdomyosarcoma  is  histologically  subclassified  into  the  embryonal,  alveolar, 

and pleomorphic variants 

  The  rhabdomyoblast  is  the  diagnostic  cell  in  all  types;  it  exhibits  granular 

eosinophilic  cytoplasm,  and  may  be  round  or  elongated;  the  latter  are  known  as 
tadpole or strap cells and may contain cross-striations visible by light microscopy. 
Skeletal muscel differentiation can be demonstrated by immunohistochemistry and 
electron microscopy.  

Rhabdomyosarcomas are aggressive neoplasms. Location and the histologic variant of 
the  tumor  influence  survival;  embryonal,  pleomorphic,  and  alveolar  variants  have 
progressively worsening prognoses. The malignancy is curable in almost two-thirds of 
children, but adults do much more poorly. 

 
SOFT TISSUE TUMORS 

Fatty Tumors 
1. Lipomas 
are benign tumors of fat, and are the most common soft tissue tumors of 
adulthood. Most lipomas are solitary lesions.  Lipomas can be subclassified based on 
their  histologic  features  (e.g.,  conventional,  myolipoma,  spindle  cell,  myelolipoma, 


background image

pleomorphic,  angiolipoma).  Most  lipomas  are  mobile,  slowly  enlarging,  painless 
masses. They are usually seen in adults age 40+; associated with obesity; there are no 
gender differences. They are rare in children. Multiple lipomas are more common in 
women.  Pathological  features:  Conventional  lipomas  (the  most  common  subtype) 
are  soft,  yellow,  well-encapsulated  masses  They  can  vary  considerably  in  size. 
Microscopically, they consist of mature fat cells with no pleomorphism. 
 
2.  Liposarcoma  
is  a  malignant  neoplasm  of  adipocytes.  These  tumors  occur  most 
commonly in the 40 to 60 years of age & mostly in the deep soft tissues or in visceral 
sites.  The  prognosis  of  liposarcomas  is  greatly  influenced  by  the  histologic  subtype; 
well-differentiated and myxoid variants tend to grow in a fairly indolent fashion and 
have  a  more  favorable  outlook  than  do  the  more  aggressive  round  cell  and 
pleomorphic variants,  which tend to  recur after  excision and metastasize to  lungs.  
t(12;16)
 chromosomal translocation is associated with myxoid liposarcomas. 
Pathological features

  Usually they are relatively well-circumscribed large masses.  

  Several  different  histologic  subtypes  are  recognized,  including  two  low-grade 

variants,  the  well-differentiated  liposarcoma  and  the  myxoid  liposarcoma,  the 
latter characterized by abundant, mucoid extracellular matrix.  

  Some well-differentiated lesions can be difficult to distinguish histologically from 

lipomas,  whereas  very  poorly  differentiated  tumors  can  resemble  various  other 
high-grade malignancies.  

  In  most  cases,  cells  indicative  of  fatty  differentiation  are  present.  Such  cells  are 

known  as  lipoblasts;  they  recapitulate  fetal  fat  cells  with  cytoplasmic  lipid 
vacuoles that scallop the nucleus. 

Fibrous Tumors and Tumor-Like Lesions 
Reactive Proliferations 
1. Nodular Fasciitis 
is a self-limited, reactive fibroblastic proliferation that typically 
occurs in adults on the volar aspect of the forearm. Patients characteristically present 
with a several-week history of a solitary, rapidly growing mass. Preceding trauma is 
noted in up to 15% of cases. 
2.  Myositis  Ossifican  
is  distinguished  from  other  fibroblastic  proliferations  by  the 
presence  of  metaplastic  bone.  It  usually  develops  in  the  proximal  muscles  of  the 
extremities in athletic adolescents and young adults after trauma. The involved area is 
initially  swollen  and  painful,  eventually  evolving  into  a  painless,  hard,  well-
demarcated mass. It is vital to distinguish the lesion from extra-skeletal osteosarcoma. 
3.  Fibromatoses  are  a  group  of  fibroblastic  proliferations  distinguished  by  their 
tendency to grow in an infiltrative fashion and, in many cases, to recur after surgical 
removal. Although some lesions are locally aggressive, they do not metastasize.  The 
fibromatoses  are  divided  into  two  major  clinicopathologic  groups:  superficial(eg 
palmar  fibromatosis  (Dupuytren  contracture)  and  penile  fibromatosis  (Peyronie 
disease))
 and deep (include the so-called desmoid tumors that arise in the abdominal 
wall & muscles of the trunk and extremities) 
 
Fibrosarcoma: 
 
is a malignant  neoplasm composed of fibroblasts. Most occur in  adults, typically in 
the  deep  tissues  of  the  thigh  and  retroperitoneal  area.  As  with  other  sarcomas, 
fibrosarcomas often recur locally after excision (>50% of cases) and can metastasize 
hematogenously (>25% of cases), usually to the lungs. 
Pathological features


background image

These unecapsulated, infiltrative sarcomas show  frequently areas  of hemorrhage  and 
necrosis.  Microscopically,  the  low-grade  tumors  may  closely  resemble  fibromatosis; 
less  differentiated  examples  show  densely  packed  spindled  cells  growing  in  a 
herringbone fashion, there are frequent mitoses, and necrosis. 
 
Fibrohistiocytic Tumors  
These  are  composed  of  a  mixture  of  fibroblasts  and  phagocytic,  lipid-laden  cells 
resembling  activated  macrophages.  The  neoplastic  cells  are  most  likely  fibroblasts. 
Nevertheless,  a  significant  number  of  such  tumors  actually  derive  from  other 
mesenchymal  cell  types.  Thus,  the  term  fibrohistiocytic,  especially  in  regard  to  the 
malignant variants, should be considered descriptive
 and not necessarily referring to a 
specific  cellular  origin.  These  tumors  are  divided  into  benign,  of  intermediate 
malignant potential, frankly malignant. 
1.  Benign  Fibrous  Histiocytoma  (Dermatofibroma)  
are  relatively  common  benign 
lesions  in  adults  presenting  as  small  (<1  cm)  mobile  nodules  in  the  dermis  or 
subcutaneous tissue. Microscopically, the lesion consists of bland, interlacing spindle 
cells admixed with foamy, lipid-rich histiocyte-like cells. 
2.  Malignant  Fibrous  Histiocytoma  
(MFH)  is  a  term  rather  loosely  applied  to  a 
variety of soft tissue sarcomas characterized by considerable cytologic pleomorphism, 
the  presence  of  bizarre  multinucleate  cells,  and  storiform  architecture.    Despite  the 
name,  the  phenotype  of  many  such  tumors  is  fibroblastic  and  not  histiocytic.  MFH 
exhibiting  fibroblastic  differentiation  are  usually  large  (5-20  cm),  gray-white 
unencapsulated  masses  that  often  appear  deceptively  circumscribed.  They  usually 
arise in the musculature of the proximal extremities or in the retroperitoneum. Most of 
these  tumors  are  extremely  aggressive,  recur  unless  widely  excised,  and  have  a 
metastatic rate of 30% to 50%. 
 
Smooth Muscle Tumors 
1.  Leiomyomas
  are  common,  well-circumscribed  neoplasms  that  can  arise  from 
smooth muscle cells anywhere in the body, but are encountered most commonly in the 
uterus. 
2.  Leiomyosarcomas
  (15%  of  soft  tissue  sarcomas).  They  occur  in  adults,  more 
commonly  females.  Deep  soft  tissues  of  the  extremities  and  retroperitoneum  are 
common  sites.  Microscopically,  they  show  spindle  cells  with  cigar-shaped  nuclei 
arranged in interweaving fascicles.Superficial leiomyosarcomas are usually small and 
have  a  good  prognosis,  whereas  retroperitoneal  tumors  are  large,  cannot  be  entirely 
excised, and cause death by both local extension and metastatic spread. 
 
Synovial Sarcoma
 (10% of all soft tissue sarcomas) 
The cell of origin is unclear and is most certainly not a synoviocyte. Reflecting a non-
joint origin, 90% of synovial sarcomas are not intra-articular but rather paraarticular. 
They  are typically seen in the 20-40  years of age. Most develop  in  deep soft tissues 
around the large joints  of the extremities,  especially  around the knee.  Most  synovial 
sarcomas  show  a  characteristic  t(X;18)  translocation,  which  relates  to  prognosis. 
Microscopically, synovial sarcomas may be biphasic or monophasic. Classic biphasic 
synovial sarcoma exhibits differentiation of tumor cells into both epithelial-like cells 
and spindle cells. Common metastatic sites are lung, bone, and regional lymph nodes. 
Only 10% to 30% live for more than 10 years. 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 134 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