background image

 

 

PATHOLOGY OF THE REPIRATORY 

SYSTEM  

 

 

 

part I 


background image

background image

OBJECTIVES: 

By the end of these series of lecture on respiratory system pathology the students 
would be able to: 

1- define the pathogenesis and the pathological features of the most common tumor 
like and tumor (benign and malignant) conditions of the upper respiratory tract 
including: allergic nasal polyp, angiofibroma, nasopharyngeal carcinoma, laryngeal 
tumors including: vocal cord nodule, laryngeal papilloma and laryngeal carcinoma. 

2- describe atelectasis of the lung and its classification. 

3- define adult respiratory distress syndrome and its causes and pathological features. 

4- define (the pathogenesis and the pathological features) and list obstructive 
pulmonary disease: asthma, emphysema, chronic bronchitis and broncheactasis.  

5- describe the pathogenesis, types and pathological features of  diffuse interstitial 
lung diseases. 

6- define and list the granulomatous lung diseases. 

7- identify the pathogenesis and pathological features of  pulmonary infections. 

8- outline the pathogenesis and the pathological features of pulmonary tuberculosis. 

9- list and classify the most important lung tumors describing the pathogenesis and 
pathological features, with clinical presentations including paraneoplastic syndrome 
descriptions. 

10- define diseases of the pluera and list the most common neoplasms of the pleura. 

 


background image

THE UPPER RESPIRATORY 

TRACT  

 


background image

background image

 

 

Allergic nasal polyp  

Not true neoplasms. They are associated with inflammation 
and allergy. Generally, they are multiple (bunch of grapes), 
and nearly always bilateral.  

 

Microscopically:  

composed of loose mucoid stroma and mucous glands 
covered by respiratory epithelium which often shows foci of 
squamous metaplasia. They are infiltrated by lymphocytes, 
plasma cells, mast cells, neureophils and eosinophils.  

 


background image

background image

background image

 

 

Benign tumors of the Nose and Nasal Cavity:  

ANGIOFIBROMA  

It occurs almost exclusively in males.  

It is androgen dependent.  

It presents as polypoidal mass that bleeds severely on 
manipulation.  

 

Microscopically:  

Composed of matrix of blood vessels and fibrous tissue stroma 
which may be loose and edematous or dense acellular and highly 
collagenized.  
The vessels range from capillary size which are particularly 
common at the growing edge of the tumor, they have got plump 
endothelial cells.  
Larger venous size vessels are located at the base of the lesion.  


background image

Malignant Tumors:  

NASOPHARYNGEAL CARCINOMA  

This rare neoplasm has a strong epidemiologic links to 

EBV

 & a high 

frequency in 

China

.  

These facts raise the possibility of 

viral oncogenesis 

on a background of 

genetic susceptibility.  

The cancers are either 

squamous cell carcinoma 

(keratinizing or 

nonkeratinizing) or 

undifferentiated carcinoma

. The latter is the most 

common and the one most closely linked with EBV.  

In nasopharyngeal carcinomas a striking infiltration of mature 
lymphocytes can often be seen. These neoplasms are therefore referred 
to as 

"lymphoepitheliomas,"

 although the lymphocytes are not part of 

the neoplastic process.  

Nasopharyngeal carcinomas invade locally, spread to cervical lymph 
nodes, and then metastasize to distant sites.  

They are, however, 

radiosensitive

, and 5-year survival rates of 50% are 

reported for even advanced cancers.  


background image

background image

 

 

LARYNGEAL TUMORS  

Benign Lesions  

Vocal cord nodules ("polyps")

 

are smooth protrusions (usually less than 

0.5 cm in diameter) located, most often, on 

the true vocal cords

. The nodules 

are composed of fibrous tissue and covered by stratified squamous mucosa. 
These lesions occur chiefly in 

heavy smokers or singers (singer's nodes)

suggesting that they are the result of chronic irritation or voice abuse.  

Laryngeal papilloma (squamous papilloma) 

of the larynx is a benign 

neoplasm, usually on the 

true vocal cords

, that forms a soft, raspberry-like 

excrescence rarely more than 1 cm in diameter. 

Microscopically

, it consists of 

multiple, slender, finger-like projections supported by central fibrovascular 
cores and covered by benign, stratified squamous epithelium.  

Papillomas are usually single in adults but are often multiple in children

, in 

whom they are referred to as 

recurrent respiratory papillomatosis (RRP), 

since 

they typically tend to recur after excision. These lesions are caused by 

human 

papillomavirus (HPV) types 6 and 11, 

do not become malignant, and often 

spontaneously regress at puberty.  


background image

 A 28-year-old man who is a singer/songwriter has been experiencing hard 
times for the past 3 years. He has played at a couple of clubs a night to 
earn enough to avoid homelessness. He comes to the free clinic because he 
has noticed that his voice quality has become progressively hoarser over 
the past year. On physical examination: There are no palpable masses in 
the head and neck area. He does not have a cough or significant sputum 
production, but he has been advised on previous visits to give up smoking. 
Which of the following is most likely to produce these findings? 

(A) Croup 

(B) Epiglottitis 

(C) Reactive nodule 

(D) Squamous cell carcinoma 

(E) Squamous papillomatosis 


background image

background image

background image

This multilayered benign-looking squamous epithelium is 
arranged in a finger-like projections, each having a core of 
vascularized connective tissue. The Rt. Photo is a higher power 
showing the squamous epithelium cover of one of the papillae. 

Squamous cell papilloma larynx 


background image

Malignant Lesions  

Carcinoma of the Larynx  

Carcinoma of the larynx most commonly occurs after age 

40 years 

and is more 

common in men 

(7: 1)

 than in women.  

Nearly all cases occur in 

smokers,

 and 

alcohol and asbestos 

exposure may also 

play roles.  

The vast majority (95%) are 

squamous cell carcinomas.  

The tumor develops mostly on the 

vocal cords (glottic tumors), 

but it may arise 

above the cords 

(supraglottic) 

or below the cords 

(subglottic).  

They begin as 

in situ lesions 

that later appear as pearly gray, wrinkled plaques 

on the mucosal surface, ultimately ulcerating and fungating.  

As expected with lesions arising from recurrent exposure to environmental 
carcinogens, adjacent mucosa may demonstrate squamous cell hyperplasia with 
foci of dysplasia, or even carcinoma in situ.  

Clinically there is persistent 

hoarseness.  

Supraglottic cancers have a worse prognosis than glottic tumors because of their 
earlier metastasis to regional (cervical) lymph nodes. The subglottic tumors, like 
the supraglottic ones, tend to remain clinically silent, & thus usually present as 
advanced disease.  

With surgery, radiation, or combined therapeutic treatments, only one third die 
of the disease.  

The usual cause of death is infection of the distal respiratory passages or 
widespread metastases and cachexia.  


background image

Transglottic  Infraglottic  Supraglottic 


background image

background image

A 70-year-old man who has experienced increasing 
hoarseness for almost 6 months has recently had an episode 
of hemoptysis. On physical examination, no lesions are noted 
in the nasal or oral cavity. There is a firm, nontender anterior 
cervical lymph node. The lesion shown in the figure is 
identified by endoscopy. The patient undergoes biopsy, 
followed by laryngectomy and neck dissection. Which of the 
following etiologic factors most likely played the greatest role 
in the 
development of this lesion? 
(A) Human papillomavirus infection 
(B) Type I hypersensitivity 
(C) Smoking tobacco 
(D) Repeated bouts of aspiration 
(E) Epstein-Barr virus infection 


background image

background image

THE LUNG  

ATELECTASIS (COLLAPSE)

  

is loss of lung volume caused by inadequate expansion of 
airspaces; this leads to shunting of inadequately oxygenated blood 
from pulmonary arteries into veins, thus giving rise to hypoxia
.  

Pathogenetically atelectasis is classified into three forms 

  

1.

Resorption atelectasis  

complicating obstruction.  

The air already present distally gradually becomes absorbed, and alveolar 
collapse follows.  

Depending on the level of airway obstruction, an entire lung, a complete 
lobe, or a segment may be involved.  

A mucous or muco-purulent plug is the most common cause of such 
obstruction for 

e.g. following surgical operations or bronchial asthma, 

bronchiectasis, chronic bronchitis, or the aspiration of foreign bodies, 
particularly in children.  


background image

2. Compression atelectasis  

is usually due to mechanical compression of the lung by pleural 
distension as in pleural effusion (congestive heart failure) or 
pneumothorax.  

Basal atelectasis 

is another example & is due to elevated diaphragm as 

that occurs in bedridden patients, in those with ascites, and during and 
after surgery.  

 

3. Contraction atelectasis  

occurs in the presence of focal or generalized pulmonary fibrosis or 
pleural fibrosis; in these situations there is interference with expansion 
and an increase in elastic recoil during expiration.  

Atelectasis (except contraction type) is reversible and should be treated 
quickly to prevent hypoxemia and infection of the collapsed lung.  


background image

 

A 7-year-old boy accidentally inhales a small peanut, 

which lodges in one of his bronchi. A chest x-ray 
reveals the mediastinum to be shifted toward the 
side of the obstruction. Which of the following 
pulmonary abnormalities is most likely present in 
this boy? 

a. Absorptive atelectasis 

b. Compression atelectasis 

c. Contraction atelectasis 

d. Patchy atelectasis 

e. Hyaline membrane disease 


background image

background image

background image

ADULT RESPIRATORY DISTRESS 
SYNDROME (ARDS)

 

(previously “Shock lung”) is progressive 

respiratory insufficiency caused by diffuse alveolar damage”  

The clinical setting associated with ARDS include  

A. Respiratory  

1. Diffuse infections (viral, bacterial)  
2. Aspiration  
3. Inhalation (toxic gases, near drowning)  
4. O

therapy  

B. Non-respiratory  

1. Sepsis (septic shock)  
2. Trauma (with hypotension)  
3. Burns  
4. Pancreatitis  
5. Ingested toxins (e.g. paraquat) 
  

There is an acute onset of dyspnea, hypoxemia (refractory to O

therapy), and 

radiographic bilateral pulmonary infiltrates (noncardiogenic pulmonary edema). 
The condition may progress to multisystem organ failure.  


background image

Pathogenesis  

In ARDS there is damage to alveolar capillary membrane by endothelial 
&/or epithelial injury. This leads to three consequences  

1. Increased vascular permeability (endothelial damage)  

2. Loss of diffusion capacity of the gases  

3. Widespread surfactant deficiency (damage to type II pneumocytes).  

Nuclear factor κB

is suspected of tilting the balance in favor of pro-

inflammatory rather than anti-inflammatory mediators, which causes 
the endothelial damage.  

This leads to fluid accumulation.  

Following the insult, there is increased synthesis of a potent neutrophil 
chemotactic and activating agent 

IL-8 & TNF 

by pulmonary 

macrophages. 

The recruited, activated neutrophils release oxidants, proteases, etc.  

that cause damage to the alveolar epithelium leading to loss of 
surfactant that interferes with alveolar expansion.  


background image

Gross features:

 

in the acute phase the lungs are dark red, airless, and heavy.  

Microscopic features:   

The histologic reflection of ARDS in the lungs is known as 

diffuse alveolar damage.  

Early stage is characterized by  

Capillary congestion and stuffing by neutrophils  

Necrosis of alveolar epithelial cells  

Interstitial and intra-alveolar edema and sometimes hemorrhage  

The presence of 

hyaline membranes is characteristic

.  

They particularly line the distended alveolar ducts & consist of fibrin admixed 
with necrotic epithelial cells.  

Overall, the picture is very similar to that seen in 

respiratory distress syndrome 

in the newborn.  

 

Organizing stage is characterized by  

Marked regenerative proliferation of type II pneumocytes  

Organization of the fibrin exudates.  

This eventuates in intra-alveolar fibrosis.  

Marked fibrotic thickening of the alveolar septa.  

 


background image

The prognosis of ARDS  

is gloomy and 

mortality rates are around 60% 

despite improvements in 

supportive therapy.  

However, in most patients who survive the acute insult normal 
respiratory function returns.  

Alternatively, 

diffuse interstitial fibrosis occurs with permanent 

impairment of respiratory function.  


background image

OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE  

Under this heading come four entities  

1. Emphysema  

2. Chronic bronchitis  

3. Asthma  

4. Bronchiectasis  

Although chronic bronchitis may exist without emphysema, and pure 
emphysema may occur (with inherited α

1

-antitrypsin deficiency), the two 

diseases usually coexist.  

This is because long-term cigarette smoking is a common underlying 
agent in both disorders.  

Emphysema and chronic bronchitis are often clinically grouped together 
under the term 

chronic obstructive pulmonary disease (COPD), 

which is 

one of the leading causes of death.  

The irreversibility of airflow obstruction of COPD distinguishes it from 
asthma (reversible obstruction)  


background image

background image

EMPHYSEMA

  

is defined as 

"abnormal permanent enlargement of the airspaces distal to the 

terminal bronchioles, accompanied by destruction of their walls without 
obvious fibrosis
".  

Classification of Emphysema 

is according to its anatomic distribution 

within the lobule; the acinus is the structure distal to terminal bronchioles, 
and a cluster of 3 to 5 acini is called a lobule. There are four major types of 
emphysema:  

1. Centriacinar  

2. Panacinar  

3. Distal acinar  

4. Irregular  

Only the first two cause clinically significant airway obstruction, with 
centriacinar emphysema being about 20 times more common than 
panacinar disease.  


background image

background image

background image

background image

Centriacinar (Centrilobular) Emphysema

the central parts of the 

acini i.e. 

the respiratory bronchioles 

are affected, while distal alveoli are 

spared. The lesions are more common and severe in the 

upper lobes

This 

type is most commonly associated with cigarette smoking.  

Panacinar (Panlobular) Emphysema:

 the acini are uniformly 

enlarged from the level of the respiratory bronchiole to the terminal blind 
alveoli . It tends to occur more commonly in the 

lower lobes 

and is 

the type 

that occurs in α

1

-antitrypsin deficiency.  

Distal Acinar (Paraseptal) Emphysema: 

the distal part of the acinus 

is primarily involved especially adjacent to the pleura and the lobular 
connective tissue septa. Characteristically, there are 

multiple, adjacent, 

enlarged airspaces up to 2 cm or more in diameter, sometimes forming 
cystic structures referred to as bullae.

 This type of emphysema probably 

underlies many of the cases of spontaneous pneumothorax in young adults.  

Irregular Emphysema

the acinus is irregularly involved; it is 

associated with 

scarring.  


background image

Pathogenesis of centriacinar & panacinar forms of 
emphysema 
 

These are thought to arise as a result of 

imbalances of 

protease-antiprotease and oxidant-antioxidant .  

The protease-antiprotease imbalance hypothesis is 
supported by the enhanced tendency of emphysema 
development in patients with 

genetic α1-antitrypsin 

deficiency, which is aggrvated by smoking.  

α1-Antitrypsin, is a major inhibitor of proteases 
(particularly elastase) secreted by neutrophils during 
inflammation.  

Emphysema seems to result from the destructive effect of 
high protease activity in subjects with low antiprotease 
action.  

Smoking seems to play a decisive role in the pathogenesis of 
emphysema 
 


background image

1.

It causes accumulation of neutrophils & macrophages within the 
alveoli through its 

direct chemoattractant effects

 and through the 

reactive oxygen species contained in it. These activate the 
transcription factor 

NF-κB

, which switches on genes that encode 

TNF 

and IL-8.

  

        These, in turn, attract and activate more neutrophils. Accumulated 
active neutrophils release their granules, which are rich in a variety of 
proteases (

elastase, proteinase, etc

.) that result in tissue damage. 

  

2. Smoking also 

enhances elastase activity in macrophages; 

this elastase is 

not inhibited by α

1

-antitrypsin; additionally, it can digest this 

antiprotease.  

 

3. Tobacco smoke contains 

abundant reactive oxygen free radicals, 

which 

deplete the antioxidant mechanisms, thereby inciting tissue damage.  

A secondary consequence of oxidative injury is inactivation of native 
antiproteases, resulting in "functional" α

1

-antitrypsin deficiency even in 

patients without enzyme deficiency  


background image

The protease-antiprotease imbalance and oxidant-antioxidant imbalance are additive in their effects 
and contribute to tissue damage. α1-Antitrypsin (α1AT) deficiency can be either congenital or 
"functional" as a result of oxidative inactivation. See text for details. IL-8, interleukin 8; LTB4, 
leukotriene B4; TNF, tumor necrosis factor. 

Pathogenesis of emphysema 


background image

Gross features  

The diagnosis and classification of emphysema depend on the gross 
appearance of the lung.  

Panacinar emphysema produces pale, voluminous lungs that obscure 
the heart at autopsy.   

In centriacinar emphysema the lungs are less voluminous and deeper 
pink. Generally, in this type the upper two-thirds of the lungs are more 
severely affected.  

 

Microscopic features  

 

There is thinning and destruction of alveolar walls.  

With advanced disease, adjacent alveoli coalesce, creating large 
airspaces.  

The capillaries within alveolar walls are reduced in number due to 
stretching.  

 


background image

There  is  severe  diffuse  involvement  of  the  acini;  the  whole  acinus  is  markedly 
dilated. 

Panacinar emphysema 


background image

The 'substance' of the lung has been almost 
completely lost. When such lungs are 
removed from the body they are soft and 
can often be squeezed into a small ball. The 
pathology can be demonstrated by inflating 
the intact lung by running formalin into the 
main bronchus, allowing it to float in 
formalin for 48 hours for fixation, then 
slicing it with a long, sharp knife. As the 
lung is cut, the formalin runs out of the 
emphysematous spaces but the holey organ 
can be examined by immersing the slices in 
water, as was done for this photograph. 

Pan-acinar destructive emphysema – severe emphysema.  


background image

background image

The chest cavity is opened at autopsy to reveal 
numerous large bullae apparent on the surface of the 
lungs in a patient dying with emphysema. Bullae are 
large dilated airspaces that bulge out from beneath 
the pleura. Emphysema is characterized by a loss of 
lung parenchyma by destruction of alveoli so that 
there is permanent dilation of airspaces. 

 

Advanced emphysema  


background image

background image

There is marked enlargement of airspaces, with thinning and 
destruction of alveolar septa.  

Pulmonary emphysema  


background image

Course & prognosis  

With the loss of elastic tissue in the surrounding alveolar septa, there is 
reduced radial traction on the small airways.  

As a result, they tend to collapse during expiration-an important cause 
of chronic airflow obstruction in severe emphysema.  

The patient is 

barrel-chested and dyspneic

, with obviously prolonged 

expiration.  

Hyperventilation is prominent thus gas exchange is adequate and blood 
gas values are relatively normal i.e. there is no cyanosis.  

Patients with emphysema and chronic bronchitis usually have less 
prominent dyspnea and respiratory drive, so they retain carbon 
dioxide, become hypoxic, and are often cyanotic.  

The eventual outcome of emphysema is the gradual development of 
secondary pulmonary hypertension
,

 arising from both hypoxia-induced 

pulmonary vascular spasm and loss of pulmonary capillary surface 
area from alveolar destruction and stretching.  

Death from emphysema is related to either pulmonary failure, or right-
sided heart failure (cor pulmonale).  


background image

Conditions Related to Emphysem

 

Several conditions resemble but are not really emphysema, these include  

a.

Compensatory emphysema 

refers to dilation of alveoli in 

response to 

loss of lung substance 

elsewhere, as in residual 

lung tissue after surgical removal of a diseased lung or lobe.  

 

b. Obstructive overinflation:

 the lung expands because air is 

trapped within it. A common cause is 

subtotal obstruction 

by a 

tumor or foreign object, & mucous plugs in asthmatic patients. It 
can be a life-threatening emergency if the affected portion extends 
sufficiently to compress the remaining normal lung. 
  

c. Bullous emphysema

 refers to any form of emphysema that 

produces 

bullae (spaces >1 cm in diameter). 

They represent 

localized accentuations of one of the four forms of emphysema

, are 

most often subpleural that with rupture leads to pneumothorax.  

 

 


background image

d. Mediastinal (interstitial) emphysema  

signifies the entrance of air into the 

connective tissue of the 

lung, mediastinum, and subcutaneous tissue. 

It may spontaneous as with a sudden increase in intra-
alveolar pressure (associated with vomiting or violent 
coughing) that causes a tear, with dissection of air into the 
connective tissue.  

It is also likely to occur in 

patients on respirators who have 

partial bronchiolar obstruction or in persons who suffer a 
perforating injury (e.g., a fractured rib).  

When the interstitial air enters the subcutaneous tissue, the 
patient may blow up like a balloon, with marked swelling of 
the head and neck.  

 


background image

CHRONIC BRONCHITIS 

is common among cigarette smokers 

and in smog-ridden cities. The diagnosis of chronic bronchitis is clinical; it 
is defined as 

"a persistent productive cough for at least 3 consecutive months 

in at least 2 consecutive years."  

 

Pathogenesis  

The distinctive feature of this disease is 

hypersecretion of mucus

beginning in the 

large airways

.  

Although the single most important cause is 

cigarette smoking

, other air 

pollutants, such as 

sulfur dioxide and nitrogen dio

xide, may contribute. 

These environmental irritants induce 

hypertrophy of mucous glands 

in 

the trachea and main bronchi and a 

marked increase in mucin-secreting 

goblet cells in the surface epithelium of smaller bronchi and bronchiole

s.  

In addition, these irritants cause inflammation with infiltration of 

CD8+ 

cells, macrophages, and neutrophils.

  

Microbial infection is often present but has a 

secondary role,

 chiefly by 

maintaining the inflammation.  

Airflow obstruction in chronic bronchitis results from : 


background image

1. Small airway disease

(chronic bronchiolitis) induced by goblet cell 

metaplasia with mucus plugging of the bronchiolar lumen, inflammation, 
and bronchiolar wall fibrosis  

2. Coexistent emphysema

while small airway disease is important in the 

early and mild airflow obstruction, chronic bronchitis with significant 
airflow obstruction is almost always complicated by emphysema.  

 

Gross features  

The mucosal lining of the larger airways is usually hyperemic and 
edematous. It is often covered by a layer of mucus or mucopurulent 
secretions.  

The smaller bronchi and bronchioles may also be filled with similar 
secretions.  

 


background image

background image

background image

The lumen of the bronchus is above. Note the marked thickening of the mucous gland layer 

(approximately twice normal) and squamous metaplasia of lung epithelium. 

Chronic bronchitis  


background image

ASTHMA

  

is "a chronic inflammatory disorder of the airways that causes recurrent 
attacks of breathlessness
".  

The inflammation seems to cause an increase in airway responsiveness 
(bronchospasm) to a variety of stimuli, which would cause no such ill 
effects in nonasthmatic individuals.  

In two-thirds

 of the cases, the disease is 

"extrinsic" (atopic

due to IgE and 

T

H

2-mediated immune responses to environmental antigens.  

In the remaining 

one-third

, asthma is 

"intrinsic" (non-atopic

and is 

triggered by 

non-immune stimuli such as aspirin; pulmonary infections, 

especially viral (common cold); psychological stress, 

etc.  


background image

Pathogenesis  

The major etiologic factors of asthma are  

1. Genetic predisposition to type I hypersensitivity ("atopy"),  

2. Airway inflammation  

3. Bronchial hyper-responsiveness to a variety of stimuli.  

The role of T

H

2:

 the "atopic" form of asthma is associated with an excessive 

T

H

2 reaction against environmental antigens. Three cytokines produced by T

H

cells are, in particular, responsible for most of the features of asthma;  

1. IL-4 stimulates IgE production  

2. IL-5 activates eosinophils  

3. IL-13 stimulates mucus production  

In addition, epithelial cells are activated to produce chemokines that recruit 
more T

H

2 cells, eosinophils, & other leukocytes, thus amplifying the 

inflammatory reaction.  

The role of genetics

in asthma the bronchial smooth muscle hypertrophy and 

the deposition of subepithelial collagen may be the result of a genetically 
inherited predisposition. 

ADAM33 

is one of the genes implicated.  


background image

The role of mast cells:  

these are part of the inflammatory infiltrate & contribute by secreting 
growth factors that 

stimulate smooth muscle proliferation.

  

Atopic asthma, 

which usually begins in childhood, is triggered by 

environmental antigens (dusts, pollen, animal dander, and foods).  

In the airways the inhaled antigens 

stimulates induction of T

H

2-type 

cells and release of interleukins IL-4 and IL-5

.  

This leads to synthesis of 

IgE

 that binds to mucosal mast cells. 

Subsequent exposure of IgE-coated mast cells to the same antigen 
causes the release of chemical mediators.  

In addition, direct stimulation of subepithelial vagal receptors provokes 
reflex bronchocospasm.  

These occur within minutes after stimulation thus called 

acute, or 

immediate, response.  

Mast cells release other cytokines that cause the influx of other 
leukocytes, including eosinophils. These inflammatory cells 

set the stage 

for the late-phase reaction, which starts 

4 to 8 hours later.  


background image

The role of eosinophils

these cells are particularly important in the late phase. 

Their effects are mediated by  

1. Major basic protein and eosinophil cationic protein, which directly damage 
airway epithelial cells.  

2. Eosinophil peroxidase causes tissue damage through oxidative stress.  

3. Leukotriene C

4

which contribute to bronchospasm.  

 

Viral infections of the respiratory tract and inhaled air pollutants such as 
sulfur dioxide increase airway hyper-reactivity in both normal & non-atopic 
asthmatics. In the latter, however, the bronchial spasm is much more severe 
and sustained. It is thought that virus-induced inflammation of the 
respiratory mucosa renders the subepithelial vagal receptors more sensitive to 
irritants.  

The ultimate humoral and cellular mediators of airway obstruction are common 
to both atopic and non-atopic variants of asthma, and hence they are treated in a 
similar way.  

 

Drug-Induced Asthma: 

several drugs provoke asthma, aspirin being the 

most striking example. Presumably, 

aspirin inhibits the cyclooxygenase 

pathway of arachidonic acid metabolism without affecting the lipoxygenase 
route, thereby shifting the balance toward bronchoconstrictor leukotrienes.  


background image

background image

Occupational Asthma: 

this form is stimulated by fumes (epoxy resins, 

plastics), organic and chemical dusts (wood, cotton, platinum), gases 
(toluene), and other chemicals. Asthma attacks usually develop after repeated 
exposure to the inciting antigen(s).  

Pathologic features   

Gross features: 

in fatal cases, the lungs are overdistended because of 

overinflation.  

Microscopic features:  

There is occlusion of bronchi and bronchioles by thick, tenacious mucous 
plugs, which contain numerous eosinophils.  

Structural changes of airways include  

 

Thickening of the basement membrane of the bronchial epithelium  

Edema and an inflammatory infiltrate in the bronchial walls, with a 
prominence of eosinophils and mast cells.  

An increase in the size of the submucosal glands.  

Hypertrophy of the bronchial muscle cells.  


background image

Bronchial asthma 

This specimen shows a cross section of a lung from an asthmatic 
with obstruction of major airways (bronchi). The lung is collapsed, 
due to absorption of air trapped by obstruction of airways (bronchi 
and bronchioles). The large and medium-sized bronchioles are 
thick-walled and they are filled with greyish-white, jelly-like mucus 
plugs. It is these plugs, rather than spasm of airway muscle, that 
have caused the partial collapse of the lung, low arterial oxygen and 
high carbon dioxide.  
 


background image

Bronchial asthma 

This cast of the bronchial tree is formed of inspissated mucus and was coughed up by a patient during 
an asthmatic attack. The outpouring of mucus from hypertrophied bronchial submucosal glands, the 
bronchoconstriction, and dehydration all contribute to the formation of mucus plugs that can block 
airways in asthmatic patients. 


background image

Bronchial asthma: overinflation of the lungs 

Status asthmaticus: Note the overinflated lungs secondary to airway 
obstruction. 


background image

Bronchial asthma 

Asthma is characterized by reversible airways obstruction in small airways. The latter is due to a 
combination of bronchospasm and mucus plugging. Note mucus plugging of the lumen, smooth muscle 
cell prominence (arrow), and the intense inflammatory cell infiltration.
 


background image

background image

background image

Course & prognosis  

An attack of asthma is characterized by severe dyspnea with wheezing; 
the chief difficulty lies in expiration.  

The victim struggles to get air into the lungs and then cannot get it out, 
so that there is progressive hyperinflation of the lungs with air trapped 
distal to the bronchi, which are constricted and filled with mucus and 
debris.  

In the usual case, attacks last from 1 to several hours and subside either 
spontaneously or with therapy.  

Occasionally a severe paroxysm occurs that does not respond to 
therapy and persists for days and even weeks 

(status asthmaticus)

.  

The associated hypercapnia, acidosis, and severe hypoxia may be fatal.  


background image

BRONCHIECTASIS

  

refers to 

"the permanent dilation of bronchi and bronchioles 

caused by destruction of the musclulo- elastic supporting tissues, 
resulting from or associated with chronic necrotizing infections.
"  

The disease is secondary to persisting infection or obstruction 
caused by a variety of conditions.  

Once developed, it gives rise to symptoms dominated by 

cough 

and expectoration of copious amounts of purulent, foul 
sputum.  

Diagnosis depends on an appropriate history along with 
radiographic demonstration of bronchial dilation.  

The conditions that most commonly predispose to 
bronchiectasis include the following:  


background image

1.

Bronchial obstruction  

e.g. by tumors, foreign bodies. Under these conditions, the 
bronchiectasis is localized to the obstructed segment.  

Bronchiectasis can also complicate 

atopic asthma and 

chronic bronchitis through mucus impaction.  

In 

cystic fibrosis

widespread severe bronchiectasis results 

from obstruction and infection caused by the secretion of 
abnormally viscid mucus.  

Kartagener syndrome

, an autosomal recessive disorder, is 

frequently associated with bronchiectasis and sterility in 
males. 

Structural abnormalities of the cilia 

impair 

mucociliary clearance in the airways, leading to persistent 
infections, and reduce the mobility of spermatozoa.  

 

 


background image

2. Necrotizing, or suppurative, pneumonia

,  

particularly with virulent organisms such as 

Staphylococcus aureus or Klebsiella spp

., may predispose 

to bronchiectasis.  

In the past, postinfective bronchiectasis was sometimes a 
sequel to the childhood pneumonias that complicated 

measles, whooping cough, and influenza

, but this has 

substantially decreased with the advent of successful 
immunization.  

Post-tubercculosis bronchiectasis continues to be a 
significant cause in endemic areas.  

 


background image

Pathogenesis  

Two processes are crucial and tangled in the pathogenesis of 
bronchiectasis: 

obstruction and chronic persistent infection

Either of 

these two processes may come first.  

Normal clearance mechanisms are impaired by obstruction, so 
secondary infection soon follows; conversely, chronic infection in time 
causes damage to bronchial walls, leading to weakening and dilation. 

For example, 

obstruction caused by a bronchogenic carcinoma 

or a 

foreign body impairs clearance of secretions, providing a fertile soil for 
superimposed infection.  

The resultant inflammatory damage to the bronchial wall and the 
accumulating exudate further distend the airways, leading to 
irreversible dilation.  

A persistent necrotizing inflammation in the bronchi or bronchioles 
may cause obstructive secretions, inflammation throughout the wall 
(with peribronchial fibrosis and traction on the walls), and eventually 

dilation.  

 


background image

Gross features  

Usually there is bilateral involvement of the lower lobes  

When tumors or aspiration of foreign bodies lead to bronchiectasis, involvement 
may be sharply localized to a single segment of the lungs.  

The airways may be dilated up to 4 times their usual diameter and can be 
followed almost to the pleural surfaces   

 

Microscopic features  

There is intense acute and chronic inflammatory exudate within the walls of the 
bronchi and bronchioles.  

The desquamation of lining epithelium causes extensive areas of ulceration. 
When healing occurs, the lining epithelium may regenerate completely.  

In chronic cases there is fibrosis of the bronchial and bronchiolar walls and 
peribronchiolar areas.  

In some instances, the necrotizing inflammation destroys the bronchial or 
bronchiolar walls and forms a 

lung abscess.  

 

In cases of severe, widespread bronchiectasis 

hypoxemia, hypercapnia, 

pulmonary hypertension, and (rarely) cor pulmonale occur.  

Metastatic brain abscesses and reactive amyloidosis are other, less frequent 
complications.  


background image

Bronchiectasis  

Extensive bilateral bronchiectasis; the massively dilated bronchi extend almost to the pleura. Widespread 
bronchiectasis is typical for patients with cystic fibrosis who have recurrent infections and obstruction of 
airways by mucus throughout the lungs. 

 


background image

Extensive bilateral bronchiectasis; the massively 
dilated bronchi extend almost to the pleura. 
Widespread bronchiectasis is typical for patients 
with cystic fibrosis who have recurrent infections 
and obstruction of airways by mucus throughout the 
lungs. 

Cross-section of lung demonstrating 
dilated bronchi extending almost to the 
pleura.  

 


background image

A closer view demonstrates the focal area of dilated bronchi with 

bronchiectasis. Bronchiectasis tends to be localized with disease 
processes such as neoplasms and aspirated foreign bodies that block a 
portion of the airways. Note that the dilated bronchi can be traced down 
to the pleura. 

 

Segmental distribution of bronchiectasis. The bronchi 
are dilated into cavities. The dilated bronchi are filled 
with gelatinous inspissated mucus. 

 


background image

The mid lower portion of this photomicrograph demonstrates a dilated bronchus in which the mucosa 
and wall is not clearly seen because of the necrotizing inflammation with destruction.  

Bronchiectasis 


background image

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 161 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