background image

 

Red Cell Disorders 

 
Disorders  of  red  cells  can  result  in  either  anemia  or  polycythemia  (an  increase  in  the 
number of red cells). 
Definition:  Anemia  is  a  reduction  of  the  total  circulating  red  cell  mass  below  normal 
limits.  Anemia  reduces  the  oxygen-carrying  capacity  of  the  blood,  leading  to  tissue 
hypoxia. 
In  practice,  the  measurement  of  red  cell  mass  is  not  easy,  and  anemia  is  usually 
diagnosed based on a reduction in the: 
●Hematocrit (the ratio of packed red cells to total blood volume) and the 
●Hemoglobin concentration of the blood to levels that are below the normal range. 
These  values  correlate  with  the  red  cell  mass  except  when  there  are  changes  in  plasma 
volume caused by fluid retention or dehydration. 
Effects of anemia: The decrease in tissue oxygen tension that is associated with anemia 
triggers  increased  erythropoietin  production  (the  exception  is  that  of  anemia  related  to 
chronic  renal  failure,  in  which  erythropoietin-producing  cells  in  the  kidney  are  lost). 
Increased  erythropoietin  production  leads  to  compensatory  hyperplasia  of  erythroid 
precursors in the bone marrow and, in severe anemias, the appearance of extramedullary 
hematopoiesis  within  the  secondary  hematopoietic  organs  (the  spleen,  liver,  and  lymph 
nodes).  
The hallmark of increased marrow output is reticulocytosis, the appearance of increased 
numbers  of  newly  formed  red  cells  (reticulocytes)  in  the  peripheral  blood.  In  contrast, 
disorders  of  decreased  red  cell  production  (a  regenerative  anemia)  are  characterized  by 
reticulocytopenia. 
Classification of anemia: 
Morphologic  classification:
  is  based  on  the  morphology  of  red  cells;  this  is  often 
correlates  with  the  cause  of  their  deficiency.  Specific  red  cell  features  that  provide 
etiologic clues include: 
●Cell size (normocytic, microcytic, or macrocytic). 
●Degree of hemoglobinization, which is reflected in the color of the cells (normochromic 
or hypochromic).  
●Shape of the cells.  
These  features  are  judged  subjectively  by  visual  inspection  of  peripheral  smears  (blood 
film) and are also expressed quantitatively through the following indices: 
Mean  cell  volume  (MCV):  the  average  volume  per  red  cell,  expressed  in  femtoliters 
(cubic microns) 
Mean cell hemoglobin (MCH): the average content (mass) of hemoglobin per red cell, 
expressed in picograms 


background image

 

Mean  cell  hemoglobin  concentration  (MCHC):  the  average  concentration  of 
hemoglobin in a given volume of packed red cells, expressed in grams per deciliter. 
Iron Deficiency Anemia: 
It is the most common form of nutritional deficiency. 
Iron deficiency anemia can result from a variety of causes: 
1. Low intake and poor availability from predominantly vegetarian diets are an important 
cause of iron deficiency. 
2. Malabsorption can occur with sprue and celiac disease or after gastrectomy. 
3.  Increased  demands  not  met  by  normal  dietary  intake  occur  around  the  world  during 
pregnancy and infancy. 
4. Chronic blood loss is one of the most important causes of iron deficiency anemia. This 
loss  may  occur  from  the  gastrointestinal  tract  (e.g.,  peptic  ulcers,  colonic  cancer, 
hemorrhoids,  hookworm  disease)  or  the  female  genital  tract  (e.g.,  menorrhagia, 
metrorrhagia, cancers). 
Regardless  of  the  cause,  iron  deficiency  develops  insidiously.  At  first  iron  stores  are 
depleted,  leading  to  a  decline  in  serum  ferritin  and  the  absence  of  stainable  iron  in  the 
bone marrow. This is followed by a decrease in serum iron and a rise in the serum iron-
binding capacity. Ultimately the capacity to synthesize hemoglobin is diminished, leading 
to anemia and even reduced immunocompetence. 

Lab findings: 
Anemia (Reduced Hb or Hematocrit level). 
●The  red  cells  are  microcytic  and  hypochromic,  reflecting  the  reductions  in  MCV  and 
MCHC.  
●For unclear reasons, iron deficiency is often accompanied by an increase in the platelet 
count.  
●Low serum ferritin and serum iron levels. 
●Low transferrin saturation. 
●Increased total iron-binding capacity. 
●Normal Hb A

2

 level. 

●Absent storage iron in the bone marrow. 
●Although erythropoietin levels are increased, the marrow response is blunted by the iron 
deficiency, and thus the marrow cellularity is usually only slightly increased.  

It  is  important  to  remember  that  in  reasonably  well-nourished  persons,  microcytic 
hypochromic  anemia  is  not  a  disease  but  rather  a  symptom  of  some  underlying 
disorder. 

 

Anemia of Chronic Disease: 
This  is  the  most  common  form  of  anemia  in  hospitalized  patients.  It  superficially 
resembles  the  anemia  of  iron  deficiency,  but  it  stems  from  inflammation-induced 


background image

 

sequestration of iron within the cells of the mononuclear phagocyte (reticuloendothelial) 
system. It occurs in a variety of chronic inflammatory disorders, including the following: 
●Chronic  microbial  infections,  such  as  osteomyelitis,  bacterial  endocarditis,  and  lung 
abscess. 
●Chronic immune disorders, such as rheumatoid arthritis and regional enteritis. 
●Neoplasms, such as Hodgkin lymphoma and carcinomas of the lung and breast. 
Lab findings: 
Anemia (Reduced Hb or Hematocrit level). 
●The red cells can be normocytic and normochromic, or, as in anemia of iron deficiency, 
hypochromic and microcytic. 
●The serum iron levels are usually low. 
●Increased storage iron in the bone marrow. 
●High serum ferritin concentration. 
●Reduced total iron-binding capacity. 
All of which readily rule out iron deficiency. 

This  combination  of  findings  is  attributable  to  high  concentrations  of  circulating 
hepcidin,  which  inhibits  ferroportin  and  thereby  block  the  transfer  of  iron  from  the 
mononuclear phagocyte storage pool to the erythroid precursors. 
 

Megaloblastic Anemias: 
In megaloblastic anemia the red cells are abnormally large (MCV >95 FL). 
There are two principal causes of megaloblastic anemia: 
●Folate deficiency. 
●Vitamin B

12

 deficiency. 

Both vitamins are required for DNA synthesis, and, hence, the effects of their deficiency 
on hematopoiesis are quite similar. 
Pathogenesis: The morphologic hallmark of megaloblastic anemias is an enlargement of 
erythroid  precursors  (megaloblasts),  which  gives  rise  to  abnormally  large  red  cells 
(macrocytes).  The  other  myeloid  lineages  are  also  affected.  Most  notably,  granulocyte 
precursors  are  enlarged  (giant  metamyelocytes)  and  yield  highly  characteristic 
hypersegmented neutrophils. Underlying the cellular gigantism is an impairment of DNA 
synthesis,  which  results  in  a  delay  in  nuclear  maturation  and  cell  division.  Because  the 
synthesis of RNA and cytoplasmic elements proceeds at a normal rate and thus outpaces 
that of the nucleus, the hematopoietic precursors show nuclear-cytoplasmic asynchrony. 
Erythrocyte,  Granulocyte  and  platelet  precursors  are  all  affected.  As  a  result,  most 
patients  with  megaloblastic  anemia  develop  pancytopenia  (anemia,  thrombocytopenia, 
and granulocytopenia). 
 
 
 


background image

 

Causes of vitamin B12 deficiency: 
●Nutritional: Especially vegans. 
●Malabsorption: Gastric causes = Pernicious anemia. Congenital lack or abnormality of 
intrinsic factor. Total or partial gastrectomy. 
Intestinal  causes:  Intestinal  stagnant  loop  syndrome-jejunal  diverticulosis,  blind-loop, 
stricture, etc. Chronic tropical sprue. Ileal resection and Crohn's disease. 
(Pernicious anemia: This is caused by autoimmune attack on the gastric mucosa leading 
to atrophy of the stomach). 
Pernicious  anemia:  This  disease  results  from  an  autoimmune  reaction  against  parietal 
cells  and  intrinsic  factor  itself,  which  produces  gastric  mucosal  atrophy  (autoimmune 
chronic gastritis). 
Several associations favor an autoimmune basis: 
●Autoantibodies  are  present  in  the  serum  and  gastric  juice  of  most  patients  with 
pernicious anemia. 
Three types of antibodies have been found: 
■Parietal canalicular antibodies, which bind to the mucosal parietal cells. 
■Blocking antibodies, which block the binding of vitamin B

12

 to intrinsic factor. 

■Binding  antibodies  that  react  with  intrinsic  factor-B

12

  complex  and  prevent  it  from 

binding to the ileal receptor. 
●An  occurrence  of  pernicious  anemia  with  other  autoimmune  diseases  such  as 
Hashimoto thyroiditis, Addison disease, and type I diabetes mellitus is well documented. 
●The frequency of serum antibodies to intrinsic factor is increased in patients with other 
autoimmune diseases. 
Patients with pernicious anemia have an increased risk of gastric carcinoma. 

Causes of folate deficiency: 
●Nutritional: Especially  old  age, institutions, poverty,  famine, special diets, goat's milk 
anemia, etc. 
●Malabsorption:  Tropical  sprue,  gluten-induced  enteropathy  (adult  or  child).  Possible 
contributory  factor  to  folate  deficiency  in  some  patients  with  partial  gastrectomy, 
extensive jejunal resection or Crohn's disease. 
●Excess utilization: 
■Physiological: Pregnancy and lactation, prematurity. 
■Pathological: Hematological diseases: hemolytic anemias, myelofibrosis. 
■Malignant disease: carcinoma, lymphoma, myeloma. 
■Inflammatory diseases: Crohn's disease, tuberculosis, rheumatoid arthritis, psoriasis. 
●Excess urinary folate loss: Active liver disease, congestive heart failure. 
●Drugs: Anticonvulsants, sulfasalazine. 
●Mixed: Liver disease, alcoholism, intensive care. 
 
 


background image

 

Lab findings: 
●The anemia is macrocytic (MCV >95 fL) and the macrocytic RBCs are typically oval. 
●The reticulocyte count is low. 
●The  total  white  cell  and  platelet  counts  may  be  moderately  reduced,  especially  in 
severely anemic patients. 
●A proportion of the neutrophils show hypersegmented nuclei (with six or more lobes). 
●The  bone  marrow  is  markedly  hypercellular,  as  a  result  of  increased  numbers  of 
megaloblasts. 
●These  cells  are  larger  than  normoblasts  and  have  a  delicate,  finely  reticulated  nuclear 
chromatin  (suggestive  of  nuclear  immaturity)  and  an  abundant,  strikingly  basophilic 
cytoplasm.  
●The granulocytic precursors also demonstrate nuclear-cytoplasmic asynchrony, yielding 
giant metamyelocytes.  
●Megakaryocytes, too, may be abnormally large. 
The diagnostic features (Lab findings) of pernicious anemia include: 
Serum antibodies to intrinsic factor. 
●Low serum vitamin B

12

 levels. 

●Normal or elevated serum folate levels. 
● Megaloblastic anemia. 
●Leukopenia with hypersegmented granulocytes. 
●A  dramatic  reticulocytic  response  (within  2-3  days)  to  parenteral  administration  of 
vitamin B

12

Aplastic Anemia: 
Aplastic  anemia  is  “a  disorder  in  which  multipotent  bone  marrow  stem  cells  are 
suppressed, leading to: 
►Marrow failure and ►Pancytopenia. 
Pancytopenia: Pancytopenia describes a reduction in the blood count of all the major cell 
lines: ●Red cells. ●White cells. ●Platelets. 
Etiology: 
Aplastic anemia is divided etiologically in to:  
■Primary (idiopathic) (50% of cases) 
■Secondary to damaging agent to the BM: 
●Known toxic agent to the BM: 
*Predictable  damage,  which  is  dose  related,  and  usually  reversible.  Included  in  this 
category are antineoplastic drugs, benzene, and chloramphenicol.  
*Unpredictable  ("idiosyncratic"  or  hypersensitivity)  damage  to  small  doses  of  known 
myelotoxic drugs (e.g., chloramphenicol) or to drugs such as sulfonamides, which are not 
myelotoxic in other persons. 
●After certain viral infections, most often community-acquired viral hepatitis.  


background image

 

Marrow aplasia develops several months after recovery from the hepatitis and follows a 
relentless course. 
Pathogenesis: Autoreactive T cells may play an important role in marrow failure. This is 
supported  by  the  observation  that  in  70%  to  80%  of  cases  aplastic  anemia  responds  to 
immunosuppressive  therapy  aimed  at  T  cells.  Perhaps  viral  antigens,  drug-derived 
haptens, and/or genetic damage create neoantigens within stem cells that serve as targets 
for the T cells. A small fraction of patients with "acquired" aplastic anemia have inherited 
defects  in  DNA  telomerase,  which  is  needed  for  the  maintenance  and  stability  of 
chromosomes.  In  these  settings,  the  outcome  is  direct  damage  to  and  senescence  of 
hematopoietic stem cells. 
Lab findings: 
●The bone marrow is markedly hypocellular, with greater than 90% of the intertrabecular 
spaces occupied by fat.  
●The  limited  cellularity  often  consists  of  only  lymphocytes  and  plasma  cells.  These 
changes  are  better  appreciated  in  bone  marrow  biopsy  specimens  than  in  marrow 
aspirates, which often yield a "dry tap."  
●Thrombocytopenia  and  granulocytopenia  may  result  in  hemorrhages  and  bacterial 
infections, respectively.  
It is important to distinguish aplastic anemia from anemias caused by: 
■Marrow infiltration (myelophthisic anemia). 
■Aleukemic leukemia. 
■Granulomatous diseases affecting the BM.  
Because  pancytopenia  is  common  to  these  conditions,  their  clinical  manifestations  may 
be  indistinguishable,  but  they  are  easily  distinguished  by  examination  of  the  bone 
marrow. 

Hemoglobinopathies and Thalassemia: 
The  hemoglobinopathies  are  “a  group  of  hereditary  disorders  that  are  defined  by  the 
presence  of  structurally  abnormal  hemoglobins”.  The  prototypical  (and  most  prevalent) 
hemoglobinopathy is caused by a mutation in the β-globin chain gene that creates sickle 
hemoglobin (HbS). The disease associated with HbS is sickle cell anemia. HbS, like 90% 
of  other  abnormal  hemoglobins,  results  from  a  single  amino  acid  substitution  in  the 
globin chain. On average, the normal adult red cell contains 96% HbA (α

2

β

2

), 3% HbA

2

 

2

δ

2

),  and  1%  fetal  Hb  (HbF,  α

2

γ

2

).  Substitution  of  valine  for  glutamic  acid  of  the  β-

chain  produces  HbS.  In  homozygotes  all  HbA  is  replaced  by  HbS,  whereas  in 
heterozygotes only about half is replaced.  
In  parts  of  Africa  where  malaria  is  endemic  the  gene  frequency  approaches  30%,  as  a 
result of a small but significant protective effect of HbS against Plasmodium falciparum 
malaria. Worldwide, sickle cell  anemia is  the most  common form  of familial  hemolytic 
anemia. 


background image

 

Sickle Cell Anemia: 
Pathogenesis: 
●Upon  deoxygenation,  HbS  molecules  undergo  polymerization  (gelation  or 
crystallization).  These  polymers  distort  the  red  cell,  which  assumes  an  elongated 
crescentic, or sickle, shape. 
●Sickling  of  red  cells  is  initially  reversible  upon  reoxygenation;  however,  membrane 
damage  occurs  with  each  episode  of  sickling,  and  eventually  the  cells  accumulate 
calcium, lose potassium and water, and become irreversibly sickled. 
Consequences of sickling : 
Two major consequences of RBCs sickling.  
●Repeated episodes of deoxygenation cause membrane damage  and dehydration of  red 
cells,  which  become  rigid  and  irreversibly  sickled.  These  dysfunctional  red  cells  are 
recognized  and  removed  by  mononuclear  phagocyte  cells,  producing  a  chronic 
extravascular hemolytic anemia. 
●The sickling of red cells produces widespread microvascular obstructions, which result 
in ischemic tissue damage and pain crises. 
Lab findings: 
Homozygous disease: 
●The hemoglobin is usually 6-9 g/dL. 
●Sickle cells and target cells occur in the blood. 
●Features of splenic atrophy (e.g. Howell Jolly bodies) may also be present. 
●Screening tests for sickling are positive when the blood is deoxygenated. 
●Hemoglobin electrophoresis: In Hb SS: No Hb A is detected. 
The  amount  of  Hb  F  is  variable  and  is  usually  5-15%.  Larger  amounts  are  normally 
associated with a milder disorder. 
Sickle cell trait: 
●This  is  a  benign  condition  with  no  anemia  and  normal  appearance  of  red  cells  on  a 
blood film. 
●Hematuria is the most common symptom and is thought to be caused by minor infarcts 
of the renal papillae. 
●Hb S varies from 25 to 45% of the total hemoglobin. 
Diagnosis: 
●In full-blown sickle cell disease, at least some irreversibly sickled red cells can be seen 
on an ordinary peripheral blood smear.  
●In sickle cell trait, sickling can be induced in vitro by exposing cells to marked hypoxia.  
●The ultimate diagnosis depends on the electrophoretic demonstration of HbS. 
●Prenatal diagnosis of sickle cell anemia can be performed by analyzing the DNA in fetal 
cells obtained by amniocentesis or biopsy of chorionic villi. 

 


background image

 

Thalassemias: 
The thalassemias are “a heterogeneous group of inherited disorders caused by mutations 
that decrease the rate of synthesis of α- or β-globin chains”. As a consequence there is a 
deficiency of hemoglobin, with additional secondary red cell abnormalities caused by the 
relative excess of the other unaffected globin chain. 
Molecular  Pathogenesis:  A  diverse  collection  of  molecular  defects  underlies  the 
thalassemias,  which  are  inherited  as  autosomal  codominant  conditions.  The  adult 
hemoglobin,  or  HbA,  is  a  tetramer  composed  of  two  α  chains  and  two  β  chains.  The 
mutations  that  cause  thalassemia  are  particularly  common  among  Mediterranean, 
African, and Asian populations. 

β-Thalassemia:  The  β-globin  mutations  associated  with  β-thalassemia  fall  into  two 
categories: 
1. β

0

, in which no β-globin chains are produced; and 

2. β

+

, in which there is reduced (but detectable) β-globin synthesis. 

The majority of mutations consist of single-base changes. 
Individuals  inheriting  one  abnormal  allele  have  thalassemia  minor  or  thalassemia  trait, 
which is asymptomatic or mildly symptomatic. 
Most individuals inheriting any two β

0

 and β

+

 alleles have β- thalassemia major. 

Two conditions contribute to the pathogenesis of the anemia in β-thalassemia: 
1.  The  reduced  synthesis  of  β-globin  leads  to  inadequate  HbA  formation,  so  that  the 
MCHC is low, and the cells appear hypochromic and microcytic.  
2. Red cell hemolysis is even more important is, which results from the unbalanced rates 
of  β-globin  and  α-globin  chain  synthesis.  Unpaired  α  chains  form  insoluble  aggregates 
that precipitate within the red cells and cause membrane damage that is severe enough to 
provoke extravascular hemolysis. Erythroblasts in  the bone marrow are also  susceptible 
to  damage  through  the  same  mechanism,  which  in  severe  β-thalassemia  results  in  the 
destruction of the majority of erythroid progenitors before their maturation into red cells. 
This intramedullary destruction of erythroid precursors (ineffective erythropoiesis) is also 
associated  with  an  inappropriate  increase  in  the  absorption  of  dietary  iron,  which  often 
leads to iron overload. 
Laboratory findings: (β-Thalassemia major): 
●There is a severe hypochromic, microcytic anemia. 
●Raised reticulocyte percentage.  
●Normoblasts, target cells and basophilic stippling in the blood film. 
●Hemoglobin electrophoresis reveals absence or almost complete absence of Hb A. 
●Almost all the circulating hemoglobin being Hb F. 
Laboratory findings: (β-Thalassemia minor): 
This is a common, usually symptomless, abnormality characterized by: 
●Mild anemia (hemoglobin 10-12.g/ dL). 


background image

 

●A  hypochromic,  microcytic  blood  picture  (MCV  and  MCH  very  low).  Some  RBCs 
show Basophilic Stippling. 
●The serum iron levels are usually normal. 
●Normal storage iron in the bone marrow. 
●Normal serum ferritin concentration. 
●Normal total iron-binding capacity. 
●A raised Hb A

2

 (>3.5%) confirms the diagnosis. 

α-Thalassemia syndromes: These are usually caused by gene deletions. 
As there are normally four copies of the α-globin gene: 
The clinical severity can be classified according to the number of genes that are missing 
or inactive. 
■Hydrops  Fetalis:  Loss  of  all  four  genes  completely  suppresses  α-chain  synthesis. 
Because  the  α  chain  is  essential  in  fetal  as  well  as  in  adult  hemoglobin:  This  is 
incompatible with life and leads to death in utero (hydrops fetalis). 
■Hb H disease: Three α gene deletions leads to  a moderately severe (hemoglobin 7-11 
g/dL)  microcytic,  hypochromic  anemia  with  splenomegaly.  This  is  known  as  Hb  H 
disease because hemoglobin H (β4) can be detected in red cells of these patients by: 
●Electrophoresis or  
●In reticulocyte preparations. 
In fetal life: Hb Barts (γ4) occurs. 
■The  α-thalassemia  traits:  are  caused  by  loss  of  one  or  two  genes  and  are  usually  not 
associated  with  anemia,  although  the  mean  corpuscular  volume  (MCV)  and  mean 
corpuscular hemoglobin (MCH) are low. Hemoglobin electrophoresis is normal. 

Hemolytic Anemias: 
Normal  red  cells  have  a  life  span  of  about  120  days.  Anemias  that  are  associated  with 
accelerated  destruction  of  red  cells  are  termed  hemolytic  anemias.  Destruction  can  be 
caused by: 
1. Inherent (intracorpuscular) red cell defects, which are usually inherited, or  
2. External (extracorpuscular) factors, which are usually acquired.  

There are certain general features of hemolytic anemias. All are characterized by: 
●An increased rate of red cell destruction. 
●A  compensatory  increase  in  erythropoiesis  that  results  in  reticulocytosis.  In  severe 
hemolytic anemias, extramedullary hematopoiesis often develops in the spleen, liver, and 
lymph nodes. 
Extravascular and Intravascular hemolysis: 
There are two main mechanisms whereby red cells are destroyed in hemolytic anaemia. 
●Extravascular  hemolysis:  There  is  excessive  removal  of  red  cells  by  cells  of  the 
reticuloendothelial system.  


background image

10 

 

●Intravascular hemolysis: The red cells are broken down directly in the circulation. 
Whichever mechanism dominates will depend on the pathology involved. 
Non-Immune Hemolytic Anemia: 
Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency (G6PDD): 
The  red  cell  is  vulnerable  to  injury  by  endogenous  and  exogenous  oxidants,  which  are 
normally inactivated by reduced glutathione (GSH). Abnormalities affecting the enzymes 
that are required for GSH production reduce the ability of red cells to protect themselves 
from oxidative injury and lead to hemolytic anemias. The prototype (and most prevalent) 
of  these  anemias  is  that  associated  with  a  deficiency  of  glucose-6-phosphate 
dehydrogenase (G6PD). The G6PD gene is on the X chromosome. 
G6PD deficiency produces no symptoms until the patient is exposed to an environmental 
factor (most commonly infectious agents or drugs) that results in increased oxidant stress. 
The  drugs  incriminated  include  antimalarials  (e.g.,  primaquine),

  sulfonamides, 

nitrofurantoin,  phenacetin,  aspirin  (in  large  doses),  and  vitamin  K  derivatives.  More 
commonly, episodes of hemolysis are triggered by infections, which induced phagocytes 
to  produce  free  radicals  as  part  of  the  normal  host  response.  These  offending  agents 
produce  oxidants  such  as  hydrogen  peroxide  that  are  sopped  up  by  GSH,  which  is 
converted  to  oxidized  glutathione  in  the  process.  Because  regeneration  of  GSH  is 
impaired  in  G6PD-deficient  cells,  hydrogen  peroxide  is  free  to  "attack"  other  red  cell 
components,  including  globin  chains,  which  have  sulfhydryl  groups  that  are  susceptible 
to  oxidation.  Oxidized  Hb  denatures  and  precipitates,  forming  intracellular  inclusions 
called  Heinz  bodies,  which  can  damage  the  cell  membrane  sufficiently  to  cause 
intravascular  hemolysis.  Other  cells  that  are  less  severely  damaged  nevertheless  suffer 
from a loss of deformability, and their cell membranes are further damaged when splenic 
phagocytes attempt to  "pluck out" the Heinz bodies,  creating so-called bite cells.  All  of 
these changes  predispose the red cells to  becoming trapped in  the splenic sinusoids  and 
destroyed by the phagocytes (extravascular hemolysis). Drug-induced hemolysis is acute 
and of variable clinical severity. Typically, patients develop evidence of hemolysis after a 
lag period of 2 or 3 days. Because the G6PD gene is on the X chromosome, all the red 
cells of affected males are affected. Most carrier females are asymptomatic. In a variant 
known  G6PD  Mediterranean,  found  mainly  in  the  Middle  East,  the  enzyme  deficiency 
and the hemolysis that occur upon exposure to oxidants are more severe. 
 
Hereditary Spherocytosis (HS): 
 Is  characterized by  an inherited (intrinsic) defect  in  the red cell membrane that renders 
the  cells  spheroidal,  less  deformable,  and  vulnerable  to  splenic  sequestration  and 
destruction.  It  is  transmitted  most  commonly  as  an  autosomal  dominant  trait; 
approximately  25%  of  patients  have  a  more  severe  autosomal  recessive  form  of  the 
disease. 
 


background image

11 

 

Pathogenesis: 
●  HS  is  usually  caused  by  defects  in  the  proteins  involved  in  the  vertical  interactions 
between the membrane skeleton and the lipid bilayer of the red cell. 
Various  mutations  involving  spectrin  and  ankyrin  that  weaken  the  interactions  between 
these proteins cause red cells to lose membrane fragments. 
The loss of membrane may be caused by the release of parts of the lipidbilayer that are 
not supported by the skeleton. 
●The spleen plays a major role in the destruction of spherocytes. The marrow produces 
red  cells  of  normal  biconcave  shape  but  these  lose  membrane  and  become  increasingly 
spherical (loss of surface area relative to volume) as they circulate through the spleen and 
the  rest  of  the  RE  system.    Ultimately,  the  spherocytes  are  unable  to  pass  through  the 
splenic microcirculation where they die prematurely. 
Pathological features: 
●On  smears,  the  red  cells  lack  the  central  zone  of  pallor  because  of  their  spheroidal 
shape. 
●Spherocytosis, though distinctive, is not diagnostic; it is seen in other conditions, such 
as immune hemolytic anemias, in which there is a loss of cell membrane relative to cell 
volume. 
●Because of their spheroidal shape, HS red cells show increased osmotic fragility when 
placed in hypotonic salt solutions, a characteristic that is helpful for diagnosis. 
●The  excessive  red  cell  destruction  and  resultant  anemia  lead  to  a  compensatory 
hyperplasia of marrow red cell progenitors and an increase in red cell production, which 
is marked by peripheral blood reticulocytosis.  
●The  other  general  features  of  hemolytic  anemias  described  earlier  are  also  present, 
pigmented gall stone, which occurs in upto 50% of HS patients. 

Traumatic Hemolytic Anemia: 
These arise through physical damage to red cells either on: 
●Abnormal  surfaces:  (e.g.  artificial  heart  valves  or  arterial  grafts),  arteriovenous 
malformations or  
●A microangiopathic hemolytic anemia. 
This is caused by red cells passing through abnormal small vessels. 
The latter may be caused by: 
●Deposition  of  fibrin  strands  often  associated  with  disseminated  intravascular 
coagulation (DIC) or 
●Platelet adherence as in thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) or  
●Vasculitis (e.g. polyarteritis nodosa). 
All  of  the  above  produce  vascular  lesions  that  predispose  the  circulating  red  cells  to 
mechanical injury. 


background image

12 

 

The morphologic alterations in the injured red cells (schistocytes) are striking and quite 
characteristic; "burr cells," "helmet cells," and "triangle cells" may be seen. 
 
Immune Hemolytic Anemias: 
●Autoimmune  Hemolytic  Anemias:  
Autoimmune  hemolytic  anemias  (AIHAs)  are 
caused by antibody production by the body against its own red cells.  
They  are  characterized  by  a  positive  direct  antiglobulin  test  (DAT)  also  known  as  the 
Coombs test . Divided into: ●Warm.  ●Cold types. 
 According to whether the antibody reacts more strongly with red cells at 37°C or 4°C. 

Classification of immune hemolytic anemias

A. Warm type: 
●Autoimmune

▪Idiopathic. 
▪Secondary:

  SLE,  other  'autoimmune'  diseases.  CLL,  lymphomas.  Drugs  (e.g. 

methyldopa). 
●Alloimmune

▪Induced by red cell antigens:

 Hemolytic transfusion reactions. Hemolytic disease of the 

newborn. 
▪Drug induced:

 Drug-red cell membrane complex. Immune complex. 

B. Cold type: 
●Idiopathic. 
●Secondary:

  ▪Infections:  Mycoplasma  pneumonia.  Infectious  mononucleosis. 

▪Lymphoma.

  ▪Paroxysmal  cold  hemoglobinuria  (rare,  sometimes  associated  with 

infections, e.g. syphilis). 
Laboratory findings (Warm type): 
The  hematological  and  biochemical  findings  are  typical  of  an  extravascular  hemolytic 
anemia with spherocytosis prominent in the peripheral blood. 
The DAT is positive because of Ig G, Ig G and complement or Ig A on the cells. 
Laboratory findings (Cold type): 
Are similar to those of warm AIHA EXCEPT that: 
●Spherocytosis is less marked. 
●Red cells agglutinate in the cold. 

 
 
 
 
 
 


background image

13 

 

Laboratory Diagnosis of Anemias: 
The diagnosis is established by: 
●Decrease in the Hb and the hematocrit (PCV) to levels that are below normal.  
●The  red  cell  hemoglobin  content  and  size  of  the  RBCs  are  discriminatory  in  that  the 
results can place the anemia into one of three major subgroups: 
*Normocytic Normochromic. *Microcytic Hypochromic. *Macrocytic.  
●The  presence  of  red  cells  with  a  particular  morphology,  such  as  spherocytes,  sickled 
cells, and fragmented cells, provide additional etiologic clues.  
●Specialized  tests  are  particularly  important  in  establishing  the  diagnosis  of  certain 
classes of anemia; these include: 
■Gel electrophoresis: used to detect abnormal hemoglobins, such as HbS. 
■Coombs test: used to diagnose immune hemolytic anemias. 
■Reticulocyte counts: used to distinguish between anemias caused by red cell destruction 
(hemolysis) and depressed production (marrow failure). 
■Iron indices (serum iron, serum iron-binding capacity, transferrin saturation, and serum 
ferritin  concentrations):  used  to  distinguish  between  hypochromic  microcytic  anemias 
caused by iron deficiency, anemia of chronic disease, and thalassemia minor. 
■Serum and red cell folate and vitamin B

12

 concentrations: used to identify the cause of 

megaloblastic anemia. 
■Plasma  unconjugated  bilirubin  and  haptogloblin  concentrations:  used  to  support  the 
diagnosis of hemolytic anemia.  
In  isolated  anemia,  tests  performed  on  the  peripheral  blood  are  usually  sufficient  to 
establish a cause. In contrast, when anemia occurs in combination with thrombocytopenia 
and/or granulocytopenia, it is much more likely to be associated with marrow aplasia or 
infiltration; in these instances, BM aspiration & biopsy are often important for diagnosis. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

14 

 

Polycythemia (Erythrocytosis): 
Polycythemia (Erythrocytosis): This term signifies an increase in the blood concentration 
of red cells, which usually correlates with an increase in the hemoglobin concentration. 
Polycythemia are of two types: 
●Relative  polycythemia  that  is  associated  with  hemoconcentration  caused  by 
dehydration,  such        as  with  water  deprivation,  prolonged  vomiting,  diarrhea,  or  the 
excessive use of diuretics. 
●Absolute polycythemia, when there is an increase in the total red cell mass. 
Absolute polycythemia is either:  
■Primary when the increase in red cell mass results from an autonomous proliferation of 
the myeloid stem cells 
■Secondary when the red cell progenitors are proliferating in response to an increase in 
erythropoietin.  
●Primary polycythemia (polycythemia vera [PCV]): is a clonal, neoplastic proliferation 
of myeloid progenitors. 
●Secondary  polycythemias:  the  increases  in  erythropoietin  that  are  seen  in  secondary 
polycythemias have a variety of causes: 
■Appropriate: ▪Lung disease, ▪High-altitude living, ▪Cyanotic heart disease. 
■Inappropriate:  ▪Erythropoietin-secreting  tumors  (*Renal  cell  carcinoma.  *Hepatoma. 
*Cerebellar hemangioblastoma). 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 33 عضواً و 366 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