background image

 

 

 

part III 


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

 


background image

 

 

Tuberculosis 

Tuberculosis is by far the most important of the chronic penumonia; it causes 6% 
of all deaths worldwide.
 Tuberculosis is 

"a communicable chronic granulomatous 

disease  caused  by  Mycobacterium  tuberculosis".

  It  usually  involves  the  lungs  but 

may  affect  any  organ  or  tissue.  Tuberculosis  thrives  wherever  there  is  poverty, 
crowding, and chronic debilitating illness; elderly, with their weakened defenses, 
are also susceptible.  

Certain disease states also increase the risk:  

1. Diabetes mellitus  

2. Hodgkin lymphoma   

3. Chronic lung disease (particularly silicosis)  

4. Chronic renal failure  

5. Malnutrition & Alcoholism  

6. Immunosuppression including HIV infection.  

 


background image

Most  of  these  predisposing  conditions  are  related  to 

impairment  of  T  cell-mediated  immunity  against  the 
Mycobacteria.  

The  latter  are  slender  rods  that  are  acid  fast,  thus  stained 
positively with ZN stain. M. tuberculosis hominis
 is responsible 
for most cases of tuberculosis. 

Oropharyngeal  and  intestinal  tuberculosis  contracted  by 
drinking  milk contaminated  with  Mycobacterium bovis
 is  now 
rare in developed nations.  

Other  mycobacteria,  particularly 

M.  avium-intracellulare, 

are 

much  less  virulent  than  M.  tuberculosis  and  rarely  cause 
disease.  However,  it 

complicates  up  to  30%  of  patients  with 

AIDS. 

 


background image

Pathogenesis 

Primary TB  

In  the  previously  unexposed  immunocompetent  individual

,  the  source  of  the 

organism  is 

exogenous

;  this  leads  to  the  development  of  cell  mediated 

immunity;  primarily  mediated  by 

T

H

1  cells, 

which  stimulate  macrophages  to 

kill  bacteria  but  this  is  associated  simultaneously  with  the  development  of 

destructive tissue hypersensitivity in the form of caseation necrosis.  

The  virulent  organisms  once  inside  macrophages  impair  effective 
phagolysosomal  digestion,  which  in  turn  leads  to 

unrestricted  mycobacterial 

proliferation

. Thus, the 

earliest phase of primary tuberculosis is characterized 

by  bacillary  proliferation  within  alveolar  macrophages,  with  resulting 
bacteremia  and  seeding  of  multiple  sites

Nevertheless,  most  persons  at  this 

stage  are  asymptomatic;  only  about  5%  of  the  infected  develop  significant 
disease.
  

The  activated  macrophages  release  a  variety  of  mediators  including  secretion 
of 

TNF

,  which  is  responsible  for  recruitment  of  monocytes,  which  in  turn 

undergo  activation  and  differentiation  into  the 

"epithelioid  histiocytes"  that 

characterize the granulomatous response.  

About 

3 weeks

 are needed for the development of the 

hypersensitivity reaction

  
 


background image

Pathological features of primary TB  

 

The  inhaled  bacilli  are  embedded  in  the  distal  airspaces  of  the  lower  part  of 
the upper lobe or the upper part of the lower lobe, usually close to the pleura.  

As  sensitization  develops,  a 

bout1  cm  area  of  gray-white  inflammatory 

consolidation  develops  (the  Ghon  focus).  The  center  of  this  focus  undergoes 
caseous necrosis.  

Tubercle bacilli, either free or within phagocytes, drain to the regional nodes, 
which  also  often  caseate. 

This  combination  of  Ghon  focus  and  nodal 

involvement is referred to as the Ghon complex 

.  

During  the  first  few  weeks,  there  is  also  lymphatic  and  hematogenous 
dissemination to other parts of the body.  

In  approximately 

95%

  of  cases,  development  of  cell-mediated  immunity 

controls  the  infection.  Hence, 

the  Ghon  complex  undergoes  progressive 

fibrosis, often  followed  by  radiologically detectable  calcification,  and,  despite 
seeding of other organs, no lesions develop. 


background image

Microscopically,

  

there is the characteristic granulomatous 
inflammatory reaction that forms both caseating 
and noncaseating tubercles. 

Individual tubercles are microscopic; it is only 
when multiple granulomas coalesce that they 
become macroscopically visible.  

The granulomas are usually enclosed within a 
fibroblastic rim with lymphocytes.  

Multinucleate giant cells are present in the 
granulomas.
 


background image

A characteristic tubercle at low magnification (A) and 
in detail (B) illustrates central granular caseation 
(right) that is surrounded by epithelioid and 
multinucleated giant cells (left). This is the usual 
response seen in individuals who have developed cell-
mediated immunity to the organism. C, Occasionally, 
even in immunocompetent individuals, tubercular 
granulomas may not show central caseation; hence, 
irrespective of the presence or absence of caseous 
necrosis, special stains for acid-fast organisms must 
be performed when granulomas are present in 
histologic sections.  

The morphologic spectrum of tuberculosis 


background image

Multiple noncaseating epithelioid granuloma of TB 

Note that the granulomas are enclosed within a fibroblastic rim with lymphocytes.  


background image

Microscopically, caseous necrosis is characterized by acellular pink areas of necrosis, as seen here at 
the upper right, surrounded by a granulomatous inflammatory process. 

 

 

Caseating epithelioid granuloma of TB 


background image

Mycobacterium tuberculosis: acid-fast stain

 

 

Note the red rods--hence the terminology acid fast bacilli (AFB) 


background image

In immunosuppressed individuals, tuberculosis may not elicit a granulomatous response ("nonreactive 
tuberculosis"); instead, sheets of foamy histiocytes are seen, packed with mycobacteria that are 
demonstrable with acid-fast stains. 

Mycobacterium tuberculosis: acid-fast stain 


background image

The  chief  potential  harmful  outcomes  of  primary 
tuberculosis are 
 

1. Induction of destructive tissue hypersensitivity, which is more damaging on 
subsequent infection 

(secondary TB)  

2.  Healed  foci  of  scarring  may  harbor  viable  bacilli  for  years,  and  thus  be  a 

potential nidus for reactivation 

when host defenses are compromised 

3.  The  disease  progresses  relentlessly  into 

progressive  primary  tuberculosis 

(uncommon).  This  occurs  in 

immunocompromised  individuals  e.g.  AIDS 

patients  or  in  those  with  nonspecific  impairment  of  host  defenses 
(malnourished  children  or  elderly).

  Immunosuppression  results  in  the 

absence of a tissue hypersensitivity reactio

n and thus there are no granulomas 

but  only  sheets  of  foamy  histiocytes  packed  with  the  bacilli     

(nonreactive 

tuberculosis).  

Progressive primary tuberculosis often resembles acute bacterial pneumonia, 
with  lower  and  middle  lobe  consolidation,  hilar  lymphadenopathy,  and 
pleural effusion; cavitation is rare. 

Lympho-hematogenous dissemination 

may 

result in the development of 

tuberculous meningitis and miliary tuberculosis. 

 


background image

Secondary Tuberculosis (Postprimary) (Reactivation Tuberculosis)  

previously sensitized host. 

Pathogenesis  

Reactivation  of  the  dormant  primary  infection  (as  in  nonendemic,  low-
prevalence  areas)  or  re-exposure  to  the  bacilli  in  a  previously  sensitized  host 
(as  in  endemic  areas)  results  in  rapid  recruitment  of  defensive  reactions  but 
also  tissue  necrosis  (caseation).  This  occurs  when  the  protection  (immunity) 
offered by the primary infection is weakened. 

only  less  than  5%  with  primary  disease  subsequently  develop  secondary 
tuberculosis.  

Secondary  pulmonary  tuberculosis  is  classically  localized  to  the  apex  of  one  or 
both upper lobes.
 This may relate to high oxygen tension in the apices

.  

Because  of  the  preexistence  of  hypersensitivity,  the  bacilli  excite  a  marked 
tissue response that tends to wall off the focus. 

As a result of this localization, 

the  regional  lymph  nodes  involvement  is  less  prominent  than  they  are  in 
primary tuberculosis.  

Cavitation  occurs  readily  in  the  secondary  form

,  &  is  almost  inevitable  in 

neglected cases. As a result erosion of airways occurs; this converts the patient 
into a source of infection to others; he now raises sputum containing bacilli.  

 


background image

Gross features of secondary TB 

The initial lesion is usually a small focus of consolidation, 
less  than  2  cm  in  diameter,  near  the  apical  pleura.  Such 
foci  are  sharply  circumscribed,  firm,  and  gray-white  to 
yellow  areas  that  have  a  variable  amount  of  central 
caseation  and  peripheral  fibrosis.  This,  if  neglected 
progresses to cavitations.  

Microscopic features 

The active lesions show characteristic coalescent tubercles 
with central caseation. TB bacilli can be demonstrated by 
specific staining methods.   

 


background image

The upper parts of both lungs show multiple areas of softening and cavitation (arrows) 

Secondary pulmonary tuberculosis 


background image

Progression of secondary TB 

In favorable cases, the initial localized apical parenchymal damage undergoes 
progressive healing by fibrosis & eventually represented by fibrocalcific scars. 
This  happy  outcome  occurs  either  spontaneously  or  after  therapy. 
Alternatively,  the  disease  may  progress  and  extend  along  several  different 
pathways:  

A.  Progressive  pulmonary  tuberculosis: 

the  apical  lesion  enlarges  with 

expansion  of  the  area  of  caseation.  Erosion  into  a  bronchus  evacuates  the 
caseous  center,  creating  a  ragged,  irregular  cavity  
lined  by  caseous  material  ; 
whereas  erosion  of  blood  vessels  results  in  
hemoptysis.  The  pleural  cavity  is 
always involved and serous pleural effusions, tuberculous empyema, or fibrous 
obliteration may develop. 

B. Miliary pulmonary disease 

occurs when organisms drain through lymphatics 

into the lymphatic ducts, which empty into the venous return to the right side 
of  the  heart  and  thence  into  the  pulmonary  arteries.  Individual  lesions  are 
either microscopic or small (2-mm) foci of yellow-white; these scatter diffusely 
through the lungs (miliary is derived from the resemblance of these foci to millet 
seeds
). 

Miliary  lesions  may  expand  and  coalesce  to  yield  almost  total 

consolidation of large regions or even whole lobes of the lung.  

 


background image

Lt. multitude of small (2 to 4 mm), yellow-white foci ; these scatter diffusely through the lungs. The 
miliary pattern gets its name from the resemblance of the granulomas to millet seeds. 

Rt. A zoom in appearance; the miliary pattern is seen throughout the lung.  

 

Miliary pulmonary TB 


background image

C.  Endobronchial,  endotracheal, 

and  laryngeal  tuberculosis  may  develop 

when infective material is spread either through lymphatic channels or from 
expectorated  infectious  material.  The  mucosal  lining  may  be  studded  with 
minute granulomatous lesions. 

D.  Systemic  miliary  tuberculosis

  occurs  when  infective  foci  in  the  lungs 

invade  the  pulmonary  venous  return  to  the  heart;  the  organisms 
subsequently disseminate through the systemic arterial system. Almost every 
organ  in  the  body  may  be  seeded.  The  appearances  are  similar  to  miliary 
pulmonary disease. Miliary tuberculosis is most prominent in the liver, bone 
marrow,  spleen  ,  adrenals,  meninges,  kidneys,  fallopian  tubes,  and 
epididymis. 

E. Isolated-organ tuberculosis 

may appear in any one of the organs or tissues 

seeded 

hematogenously

  and  may  be  the  presenting  manifestation  of 

tuberculosis.  Organs  typically  involved  include  the 

meninges  (tuberculous 

meningitis),  kidneys  (renal  tuberculosis),  adrenals  (formerly  an  important 
cause  of  Addison  disease),  bones  (tuberculous  osteomyelitis),  and  fallopian 
tubes (tuberculous salpingitis).

 When the vertebrae are affected, the disease 

is  referred  to  as 

Pott  disease

.  Paraspinal  "cold"  abscesses  in  persons  with 

this  disorder may track  along the tissue planes to  present as an abdominal 
or pelvic mass. 

 


background image

The cut surface shows numerous gray-white granulomas. 

Miliary tuberculosis of the spleen 


background image

F.  Tuberculous  Lymphadenitis 

is  the  most  frequent  form  of 

extrapulmonary  tuberculosis,  usually  occurring  in  the  cervical 
region ("scrofula"). It tends to be unifocal, and most individuals 
do not have evidence of ongoing extranodal disease. 

 

 

H. Intestinal tuberculosis 

was fairly common as a primary focus 

of tuberculosis contracted by the drinking of contaminated milk. 
In  developed  countries  today,  intestinal  tuberculosis  is  more 
often  a 

complication  of  protracted  advanced  secondary 

tuberculosis,

  secondary  to  the  swallowing  of  coughed-up 

infective  material.  Typically,  the  organisms  are  trapped  in 

mucosal  lymphoid  aggregates  of  the  small  and  large  bowel, 

which  then  undergo  inflammatory  enlargement  with  ulceration 
of the overlying mucosa, 

particularly in the ileum.  

 


background image

The  diagnosis  of  pulmonary  disease 

is based in part on the 

history  and  on  physical  and  radiographic  findings  of  consolidation  or 
cavitation  in  the  apices  of  the  lungs.  However, 

tubercle  bacilli  must  be 

identified to establish the diagnosis

The  most  common  method  for  diagnosis  of  tuberculosis  remains 

demonstration of acid-fast organisms in sputum by special stains e.g. acid-
fast stain

; most protocols require at least two sputum examinations before 

labeling the case as sputum negative.  

Conventional cultures for mycobacteria require up to 10 weeks.  

PCR amplification 

of M. tuberculosis DNA allows for even greater rapidity 

of diagnosis and is currently approved for use. PCR assays can detect as 
few  as  10  organisms  in  clinical  specimens,  compared  with  greater  than 
10,000 organisms required for smear positivity. However, culture remains 
the gold standard because it also allows testing of drug susceptibility.
 

Prognosis

  is  generally  favorable  if  infections  are  localized  to  the  lungs, 

but  it  worsens  significantly  when  the  disease  occurs  in  the  setting  of 

aged, 

debilitated,  or  immunosuppressed  persons,  who  are  at  high  risk  for 
developing miliary tuberculosis, and in those with multi-drug resistant-TB. 
Amyloidosis may appear in persistent cases. 

 


background image

Nontuberculous Mycobacterial Disease  

is  mostly  in  the  form  of  chronic  but  clinically  localized 
pulmonary disease in immunocompetent individuals.  

Strains  implicated  most  frequently  include  M.  avium-
intracellulare.
 

Nontuberculous  mycobacteriosis  may  present  as  upper 
lobe cavitary disease, mimicking tuberculosis, especially in 
individuals  with  a  long-standing  history  of  smoking  or 
alcoholism.  

The  presence  of  concomitant  chronic  pulmonary  disease 
e.g. COPD, is an important risk factor.  

In immunosuppressed individuals (primarily, HIV-positive 
patients), M. avium-intracellulare presents as disseminated 
disease, associated with systemic symptoms. 

 


background image

LUNG TUMORS 

Bronchial  carcinomas

  constitute 

95%

  of  primary  lung 

tumors;  the  remaining 

5%

  includes 

bronchial  carcinoids, 

sarcomas, lymphomas

, and a few benign lesions.  

Pulmonary Hamartoma  

is the most common benign lesion;  

it is rounded 

small (3-4 cm)  

discrete  mass  that  often  displayed  as  "coin"  lesion  on  chest 
radiographs.  

They  consist  mainly  of  mature  cartilage  with  a  scattered  of 
bronchial  glands  that  are  often  admixed  with  fat,  fibrous 
tissue, and blood vessels in varying proportions.

  

 


background image

Here are two examples of a benign lung neoplasm known as a pulmonary hamartoma. These 
uncommon lesions appear on chest radiograph as a "coin lesion" that has a differential diagnosis of 
granuloma and localized malignant neoplasm. They are firm and discreet and often have calcifications 
in them that also appear on radiography. Most are small (less than 2 cm). 

Pulmonary hamartoma  


background image

The pulmonary hamartoma is seen microscopically to be composed mostly of benign cartilage 

on the right that is jumbled with a fibrovascular stroma and scattered bronchial glands on the 

left. A hamartoma is a neoplasm in an organ that is composed of tissue elements normally found 

at that site, but growing in a haphazard mass. 

Pulmonary hamartoma  


background image

Carcinomas 

Carcinoma  of  the  lung  is  the  commonest  cause  of  cancer-
related deaths in industrialized countries.  

The  rate  of  increase  among  males  is  slowing  down,  but  it 
continues to accelerate among females; it has overrun breast 
cancer as a cause of death since 1987.  

This  is  undoubtedly  related  to  the  strong  relationship  of 

cigarette smoking and lung cancer.  

Most patients are in the age group of 

50-60 years.  

The prognosis of lung cancer is very poor: the 5-year survival 
rate for all stages combined is about 15%
.  

 


background image

Squamous cell carcinoma ( 25-40%). 

Adenocarcinoma (25-40%) 

Small cell carcinoma (20-25%) 

Large cell carcinoma (10-15%) 


background image

There are four major histologic types of lung carcinomas  

1. Squamous cell carcinoma  
2. Adenocarcinoma  
3. Small-cell carcinoma  
4. Large-cell carcinoma.  

Adenocarcinomas  are  the  most  common  primary  tumors  arising  in  women, 
in lifetime nonsmokers, and in persons younger than 45 years.  

For therapeutic purposes, carcinomas of the lung are divided into two groups: 

small-cell  lung  cancer  (SCLC)  and  non-small-cell  lung  cancer  (NSCLC). 

The 

latter  category  includes 

squamous  cell,  adenocarcinomas,  and  large-cell 

carcinomas.  

The reason for this division is that virtually 

all SCLCs have metastasized by 

the  time  of  diagnosis 

and  hence  are 

not  curable  by  surgery

.  Therefore,  they 

are best treated by 

chemotherapy, with or without radiation.  

NSCLCs  usually  respond  poorly  to  chemotherapy  and  are  better  treated  by 
surgery.  

These two groups show genetic differences.  

SCLCs  are  characterized  by  a  high  frequency  of 

RB  gene  mutations

,  while 

the 

p16 gene 

is commonly inactivated in NSCLCs.  

 


background image

Etiology and Pathogenesis 

It  seems  that  large  areas  of  the  respiratory  mucosa  have  undergone 

mutation after exposure to carcinogens 

("field effect").  

On  this  fertile  soil,  those  cells  that  accumulate  additional  mutations 

ultimately develop into cancer.

  

The role of Cigarette smoking  

is  the  main  agent  responsible  for  the  genetic  changes  that  give  rise  to  lung 
cancers.  

About 

90% 

of  lung  cancers  occur  in  active  smokers  (or  those  who  stopped 

recently).  

The  increased  risk  is 

60  times 

greater  among  habitual  heavy  smokers  (two 

packs a day for 20 years) compared with nonsmokers.  

Women have a higher susceptibility to carcinogens in tobacco than men. 

Although cessation of smoking decreases the risk of developing lung cancer 
over  time,  genetic  changes  that  predate  lung  cancer  can  persist  for  many 
years in the bronchial epithelium of ex-smokers.  

 


background image

Passive smoking 

(proximity to cigarette smokers) 

increases the risk to twice that of nonsmokers.  

There is a linear correlation between the intensity 
of smoking and the appearance of squamous 
metaplasia that progresses to squamous dysplasia 
and carcinoma in situ, 

before culminating in 

invasive cancer.  

Squamous and small-cell carcinomas show the 
strongest association with tobacco exposure
.  

 


background image

The role of occupation-related environmental agents;  

These  may  act 

alone

  or 

synergistically

  with  smoking  to  be 

pathogenitically  related  to  some  lung  cancers,  for  e.g. 

radioactive  ores

dusts  containing  arsenic,  chromium,  uranium,  nickel,  vinyl  chloride,  and 
mustard gas
.  

Exposure  to 

asbestos  increases  the  risk  of  lung  cancer  5  times  in 

nonsmokers. 

However,  heavy  smoking  with  asbestos  exposure  increases 

the risk to 

50 times.  

The role of hereditary (genetic) factors

:  

not all persons exposed to tobacco smoke develop cancer.  

It  seems  that  the  effect  of  carcinogens  is  modulated  by  hereditary 
(genetic) factors.  

Many procarcinogens require metabolic activation via the 

P-450 enzyme 

system for conversion into carcinogens.  

Evidences  support  this  scenario  in  that  persons  with  specific  genetic 
abnormalities  of  P-450  genes  have  an  increased  capacity  to  metabolize 
procarcinogens  derived  from  cigarette  smoke  and  thus  sustain  the 
greatest risk of developing lung cancer.  

 


background image

The  role  of  bronchioalveolar  stem  cells  (BASCs)  in 
the development of peripheral adenocarcinoma:   

the 

"cell of origin" 

for peripheral adenocarcinomas is the 

BASCs.  

Following peripheral lung injury, the multipotent BASCs 
undergo  expansion  to  replenish  the  normal  cell  types 
found  in  this  location,  thereby  facilitating  epithelial 
regeneration.  

BASCs  are  considered  the  tumor  initiating  cells  i.e.  the 
first to acquire the somatic 

K-RAS mutation 

that enables 

their  daughter  cells  to 

escape  normal  "checkpoint" 

mechanisms and result in pulmonary adenocarcinomas. 

 


background image

Gross Features 

Carcinomas of the lung begin as small mucosal lesions that are usually firm 
and  gray-white.  Further  enlargement  result  in  either  intraluminal  masses, 
or  invasion  of  the  bronchial  wall  to  form  large  bulky  masses  pushing  into 
adjacent  lung  parenchyma. 

Obstruction  of  the  bronchial  lumen  often 

produces distal atelectasis and infection. 

 

Some  tumors  tend  to  a 

rise  centrally  near  the  hilum 

i.e.    in  major  brochi, 

these are exemplified by 

squamous cell & small cell carcinomas

Adenocarcinomas

  may  occur 

centrally  but  are  usually  more  peripherally 

located, 

many  arising  in  relation  to  peripheral  lung  scars 

("scar 

carcinomas").  

Large tumors may undergo cavitation; this is caused by central necrosis. 

These tumors may extend to the pleura, invade the pleural cavity and chest 
wall, and spread to adjacent intrathoracic structures.   

Metastasis occurs first to 

peribronchial, hilar and mediastinal lymph nodes  

More  distant  spread  can  occur  via  the 

lymphatics  or  the  hematogenous 

route. 

 


background image

Squamous cell carcinoma: Note whitish endobronchial obstructive mass. 

Early bronchial carcinoma 


background image

This is a fairly small carcinoma which has arisen in a bronchus blue (arrow), and then invaded into 
surrounding lung tissue; tumor obstructing bronchus  

Early bronchial carcinoma 


background image

The tumor usually begin as central (hilar) masses and grow contiguously into the peripheral 

parenchyma and adjacent pleura 

Squamous cell carcinomas  


background image

This is a large squamous cell carcinoma in 
which a portion of the tumor demonstrates 
central cavitation (arrow), probably because 
the tumor outgrew its blood supply. 


background image

Squamous cell carcinoma showing large central area of necrosis and cystic change.  

Squamous cell carcinoma

 


background image

This pale white tumor is obstructing the right main 
bronchus. a squamous cell carcinoma of the lung that is 
arising centrally in the lung (as most squamous cell 
carcinomas do). Microscopy shows squamous cell 
carcinoma. 


background image

Microscopic features 

Squamous cell carcinomas  

are often preceded for years by 

squamous metaplasia 

or dysplasia in the bronchial epithelium

, which then 

transforms to 

carcinoma in situ

a phase that may last 

for several years. 

These tumors range from 

well-differentiated showing 

keratin pearls and intercellular bridges to poorly 
differentiated neoplasms having only minimal 
residual squamous cell features.

  

 


background image

Above: nests of squamous cells with keratin 

production (arrow).  

Below: the pink cytoplasm with distinct cell  
borders and intercellular bridges  
characteristic for a squamous cell  
carcinoma are seen here at high  
magnification. Such features are seen in  
well-differentiated tumors (those that more  
closely mimic the cell of origin). 


background image

Adenocarcinomas  

assume  a  variety  of  forms,  including 

gland 

forming (acinar), papillary, and solid types.  

The solid variant often requires demonstration 
of 

intracellular  mucin 

production  by  special 

stains  to  establish  its  adenocarcinomatous 
nature.   

 


background image

Rt. This chest radiograph demonstrates a large 5 cm diameter adenocarcinoma of the right lower lobe. 

The bright opacity in the middle of the mass is a calcified granuloma. 

 

Lt. Adenocarcinoma: Peripheral mass located immediately under visceral pleura, with pleural 

retraction.   

  


background image

Adenocarcinoma. The tumor is peripherally located and 
has extended to the pleura. 

Peripheral carcinoma 


background image

Malignant epithelial cells forming glandular 
structures with mucin secretion. 

Pulmonary adenocarcinoma  

papillary and micropapillary structures 


background image

Bronchioloalveolar carcinomas (BACs)  

are a subtype of adenocarcinomas.  

They involve 

peripheral parts of the lung, either as a 

single  nodule  or,  more  often,  as  multiple  diffuse 
nodules  that  may  coalesce  to  produce  pneumonia-
like consolidation. 

The  key  feature  of  BACs  is  their  growth 

along 

preexisting  structures  and  preservation  of  alveolar 
architecture
.  


background image

Greyish-white tumor involves 2/3 of left upper lobe and 
1/3 of the lower lobe. The color and distribution suggest 
pneumonic consolidation. Secondary tumors can 
peoduce the same appearance. 


background image

background image

The tumor is composed of columnar cells 
that proliferate along the framework of 
alveolar septae. The cells are well-
differentiated.  


background image

Large-cell carcinomas  

undifferentiated malignant epithelial tumors that lack 
the  cytologic  features  of  glandular  or  squamous 
differentiation

.  

The cells have large nuclei, prominent nucleoli.   

Large-cell 

carcinomas 

probably 

represent 

undifferentiated  examples  of  squamous  cell  or 
adenocarcinomas at the light microscopic level.

  

Ultrastructurally,  however,  minimal  glandular  or 
squamous differentiation is common.  

 


background image

Undifferentiated large cell carcinoma. Tumor is formed by large cells growing in solid nests without 
evidence of glandular or squamous differentiation. 


background image

Small-cell lung carcinomas  

are  composed  of  small  tumor  cells  with  a  round  to 
fusiform  nuclei  with  finely  granular  chromatin,  and 
scant cytoplasm.  

Mitotic

 figures are frequently seen.  

Despite  the  term  of 

"small," 

the  neoplastic  cells  are 

usually 

twice the size of resting lymphocytes. 

Necrosis

 is invariably present and may be extensive. 

These  tumors  are  derived  from 

neuroendocrine  cells 

of  the  lung,  and  hence  they  express  a  variety  of 
neuroendocrine  markers  in  addition  to  many 
polypeptide 

hormones 

that 

may 

result 

in 

paraneoplastic syndromes. 

 


background image

Arising centrally in this lung and spreading 

extensively is a small cell anaplastic (oat cell) 

carcinoma. The cut surface of this tumor has a 

soft, lobulated, white to tan appearance. The 

tumor seen here has caused obstruction of the 

main bronchus to left lung so that the distal 

lung is collapsed. Oat cell carcinomas are very 

aggressive and often metastasize widely before 

the primary tumor mass in the lung reaches a 

large size. 


background image

The tumor is composed of small cells with darkly 

staining oval to spindle nuclei and extremely scanty 

cytoplasm. 


background image

background image

Combined tumors:  

a  minority  of  bronchogenic  carcinomas  reveal 
more  than  one  line  of  differentiation,  sometimes 
several,  suggesting  that  all  are  derived  from  a 
multipotential progenitor cell. 

 


background image

All subtypes of lung cancer show involvement of successive 
chains  of  nodes  about  the 

carina,  in  the  mediastinum,  and 

in  the  neck  (scalene  nodes)  and  clavicular  regions  and, 
sooner or later, distant metastases.  

Involvement of the 

left supraclavicular node (Virchow node)

 

is  particularly  characteristic  and  sometimes  calls  attention 
to an occult primary tumor.  

These  cancers,  when  advanced,  often  extend  into  the 

pericardial  or  pleural  spaces,  leading  to  inflammation  and 
effusions.  

They  may  compress  or  infiltrate  the  superior  vena  cava  to 
cause either venous congestion or the full-blown 

vena caval 

syndrome.   


background image

Apical  neoplasms 

may  invade  the  brachial  or  cervical 

sympathetic plexus to cause severe  pain in the distribution 
of  the  ulnar  nerve  or  to  produce 

Horner  syndrome 

(ipsilateral enophthalmos, ptosis, miosis, and anhidrosis). 

Such  apical  neoplasms  are  sometimes  called 

Pancoast 

tumors,

 and the combination of clinical findings is known as 

Pancoast syndrome.  

Pancoast tumor is often accompanied by destruction of the 
first and second ribs and sometimes thoracic vertebrae. 

As  with  other  cancers,  tumor-node-metastasis  (TNM
categories  have  been  established  to  indicate  the  size  and 
spread of the primary neoplasm. 

 


background image

Course & prognosis 

Carcinomas of the lung are silent lesions that more often than not have 
spread beyond curable resection at the time of diagnosis.  

Too  often,  the  tumor  presents  with  symptoms  related  to  metastatic 
spread  to  the  brain  (mental  or  neurologic  changes),  liver 
(hepatomegaly), or bones (pain).  

Overall, NSCLCs have a better prognosis than SCLCs.  

 

NSCLCs

  (squamous  cell  carcinomas  or  adenocarcinomas)  are 

detected  before  metastasis  or  local  spread,  cure  is  possible  by 
lobectomy or pneumonectomy.  

SCLCs

, on the other hand, is almost always have spread by the time of 

the diagnosis, even if the primary tumor appears small and localized. 

Thus,  surgical  resection  is  not  a  practical  treatment.  They  are  very 
sensitive  to  chemotherapy  but  invariably  recur.  Median  survival  even 
with treatment is 1 year.
 

 


background image

Paraneoplastic syndromes 

Up  to 

10%

  of  all  patients  with  lung  cancer  develop  clinically  overt 

paraneoplastic syndromes. These include  

1.  Hypercalcemia 

caused  by  secretion  of  a  parathyroid  hormone-related 

peptide. 

2. Cushing syndrome 

(from increased production of ACTH); 

3. Inappropriate secretion of ADH  

4.  Neuromuscular  syndromes,

  including  a  myasthenic  syndrome, 

peripheral neuropathy, and polymyositis 

5.  Clubbing  of  the  fingers  and  hypertrophic  pulmonary 
osteoarthropathy
 

6.  Hematologic  manifestations

including  migratory  thrombophlebitis, 

nonbacterial endocarditis, and disseminated intravascular coagulation.  

Hypercalcemia  is  most  often  encountered  with  squamous  cell  carcinomas,  the 
hematologic  syndromes  with  adenocarcinomas.  The  remaining  syndromes  are 
much more common with small-cell neoplasms, but exceptions occur.
 

 


background image

Bronchial Carcinoids  

are  thought  to  arise  from  the 

Kulchitsky  cells

  (neuroendocrine  cells)  of  the 

bronchial mucosa and represent about 

5% of all pulmonary neoplasms.  

The mean age of occurrence is 

40 years.  

Ultrastructurally,

  the  neoplastic  cells  contain  cytoplasmic  dense-core 

neurosecretory  granules  and  may  secrete  hormonally  active  polypeptides. 
In contrast to the more ominous small-cell carcinomas, carcinoids are often 
resectable and curable.  

Gross features 

Most  bronchial  carcinoids  originate  in  main  bronchi  and  grow  in  one  of  two 
patterns 

1. An Obstructing spherical, intraluminal mass  

2. A mucosal plaque penetrating the bronchial wall to fan out in the peribronchial 
tissue
.  

Some tumors, (about 10%) metastasize to hilar nodes but distant metastasis is 
rare.  

 


background image

Microscopic features 

They  are  composed  of  nests  of  uniform  cells  that  have  regular  round 
nuclei with 

"salt-and pepper"

 chromatin, absent or rare mitoses   

A subset designated atypical carcinoid that differ from the typical by  

1. Having higher mitotic rate, cytologic pleomorphism , and focal necrosis 

2.  Having a higher incidence of lymph node and distant metastasis.  

Typical  carcinoid,  atypical  carcinoid,  and  small-cell 
carcinoma  can  be  considered  to  represent  a  continuum 
of  increasing  histologic  aggressiveness  and  malignant 
potential 

within 

the 

spectrum 

of 

pulmonary 

neuroendocrine neoplasms. 

 


background image

background image

A, Bronchial Carcinoid Tumor: Yellow intrabronchial mass (lower) has resulted in obstructive 
bronchiectasis 

B, Histologic appearance demonstrating trabecular arrangement of small, rounded, uniform cells. 

Bronchial carcinoid  


background image

Whole mount of carcinoid tumor showing polypoid endobronchial growth. 


background image

The tumor is composed of nests of uniform cells that have regular round nuclei & absent or rare 
mitoses  


background image

There is typical nesting of marked 
pleomorphic cells.  mitotic activity, and 
necrosis are also present elsewhere. 


background image

Course & prognosis  

Most  clinical  features  are  related  to  their  intraluminal 
growth (cough, hemoptysis, and recurrent bronchial and 
pulmonary infections).  

Some  are  asymptomatic  and  discovered  by  chance  on 
imaging  studies.  Only  rarely  do  they  induce  the 

carcinoid  syndrome, 

characterized  by  intermittent 

attacks of diarrhea, flushing, and cyanosis.  

The  reported 

10-year 

survival  rates  for  typical 

carcinoids  are 

85%

,  but  these  drop  to 

35%

  for  atypical 

carcinoids.  

Only 5% of patients with SCLC are alive at 10 years. 

 


background image

THE PLEURA 

Pleural Effusion 

refers to the presence of fluid in the pleural space. The fluid 

can be either a transudate or an exudate. A transudate is termed 

hydrothorax

which 

is mostly due to CHF. An exudates is characterized by protein content of 3.0 gm/dl 
or  more  and,  often,  inflammatory  cells.  The  four 

principal  causes  of  pleural 

exudate are 

1. Microbial invasion; either direct extension of a pulmonary infection or blood-
borne seeding (suppurative exudates or empyema) 

2.  Cancer  (lung  carcinoma,  metastatic  cancers  to  the  lung  or  pleural 
mesothelioma 

3. Pulmonary infarction 

4. Viral pleuritis 

Less common causes include SLE, rheumatoid arthritis, uremia.  

Cancer should be suspected as the underlying cause of an exudative effusion in 
any  patient  older  than  the  age  of  40,  particularly  when  there  is  no  febrile 
illness,  no  pain,  and  a  negative  tuberculin  test  result.  These  effusions 
characteristically  are  large  and  frequently  bloody  (hemorrhagic).  Cytologic 
examination may reveal malignant and inflammatory cells.  

 


background image

Pneumothorax 

refers  to  air  in  the  pleural  sac.  It  may  occur  in  young, 

healthy  adults,  usually  men  without  any  known  pulmonary  disease 

(spontaneous  pneumothorax), 

or  as  a  result  of  some  thoracic  (e.g.  a  fractured 

rib) or lung disorder (secondary pneumothorax).  

Secondary  pneumothorax 

occurs  with  rupture  of  any  pulmonary  lesion 

situated close to the pleural surface that allows inspired air to gain access to the 
pleural  cavity.  Such  pulmonary  lesions  include 

emphysema,  lung  abscess, 

tuberculosis,  carcinoma,  etc.  Supportive  mechanical  ventilation  with  high 
pressure may also trigger secondary pneumothorax. 

  

A  serious  complication  may  occur  through  a  ball-valve  leak  that  creates  a 

tension  pneumothorax

This  shifts  the  mediastinum,  which  may  be 

followed by impairment of the pulmonary circulation that may be fatal.  

With prolonged collapse, the lung becomes vulnerable to infection, as does the 
pleural cavity.  

Empyema 

is 

thus 

an 

important 

complication 

of 

pneumothorax 

(pyopneumothorax). 

 


background image

Hemothorax

 is the collection of whole blood (in contrast to 

bloody  effusion)  in  the  pleural  cavity,  is  a  complication  of  a 
ruptured intrathoracic aortic aneurysm that is almost always 
fatal. 

 

Chylothorax

  is  a  pleural  collection  of  a  milky  lymphatic 

fluid containing microglobules of lipid. It implies obstruction 
of the major lymph ducts, usually by an intrathoracic cancer 
(e.g., a  primary  or secondary  mediastinal  neoplasm, such as 
a lymphoma). 

 


background image

Malignant Mesothelioma  

is a rare cancer of mesothelial cells, usually arising in the 
parietal or visceral pleura.  

It also occurs, much less commonly, in the peritoneum and 
pericardium.  

In  the  USA  approximately  50%  of  individuals  with  this 
cancer have a history of exposure to 

asbestos.  

The latent period for developing malignant mesotheliomas 
is long 

(25 to 40 years) 

after initial asbestos exposure.  

The  combination  of  cigarette  smoking  and  asbestos 
exposure  greatly  increases  the  risk  of  bronchogenic 
carcinoma, but it does  not increase the risk of developing 
malignant mesotheliomas. 

 


background image

Gross features 

These tumors begin in a localized area but in the 
course of time spread widely.  

At  autopsy,  the  affected  lung  is  typically 
ensheathed  by  a  yellow-white,  firm  layer  of  tumor
 
that obliterates the pleural space  

The  neoplasm  may  directly  invade  the  thoracic 
wall or the subpleural lung tissue.  

 


background image

M/67. This vertical slice of the right lung shows the 
manner in which a pleural mesothelioma causes 
thickening of the pleura and encases the whole 
lung and mediastinum. 

Malignant mesothelioma pleura 


background image

Malignant mesothelioma 

Thick, firm, white, pleural tumor that ensheaths the 
lung. Nodular invasion into the lung parenchyma is also 
evident.  

 


background image

Note the thick, firm, white, pleural tumor that ensheaths this bisected lung. 

Malignant mesothelioma 


background image

Microscopic features 

Mesotheliomas conform to one of three patterns:  

1. Epithelial, 

in which cuboidal cells line tubular and 

microcystic  spaces,  into  which  small  papillary  buds 
project. 

2Sarcomatoid,

 in which spindled cells grow in sheets 

3.  Biphasic

having  both  sarcomatoid  and  epithelial 

areas. 

 


background image

 

Malignant mesothelioma with papillary formations and desmoplastic stromal reaction. 

 


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 128 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