background image

 

 

CHAPTER SIX 

PATHOLOGY OF THE HEPATO-BILIARY SYSTEM & EXOCRINE 

PANCREAS 

Objectives: 

Upon completion of this course, you should be able to: 

 

  Describe the normal anatomy of the liver.  

  Discuss the pathophysiology, and diagnosis of specific pathologic conditions that 

affect the liver, including cirrhosis, hepatitis, carcinoma, Wilson's disease, alpha 1-
antitrypsin deficiency, and intrahepatic biliary dysplasia.  

  Recognize complications of liver decompensation, including, portal hypertension, 

esophageal varices, hepatic encephalopathy, and ascites.  

  State measures to prevent food-borne and blood-borne hepatitis.  

  Understand the etiology, risk factors, pathogenesis, morphology, clinical features, and 

outcome of pancreatic inflammation and neoplasms. 

  List causes and common types of gall stones. Briefly describe the complications  

  Describe the pathology and complications of acute and chronic cholecystitis  

 

THE LIVER 

The dominant primary diseases of the liver are  

1. Viral hepatitis  
2. Alcoholic liver disease (in the Western world; rare in Iraq)  
3. Hepatocellular carcinoma  

 
HEPATIC FAILURE 
This  is  the  gravest  consequence  of  liver  disease.  It  should  be  noted  that  80%  of  hepatic 
functional  capacity  must  be damaged before  failure  ensues. In  many  cases decompensation 
arises  as  a  result of intercurrent diseases that  place  further  burden  on  an already  sick liver; 
these include  
1. Gastrointestinal bleeding 
2. Systemic infection 
3. Electrolyte disturbances 
4. Severe stress such as major surgery or heart failure.  
The morphologic alterations that cause liver failure fall into three categories: 

1. Massive hepatic necrosismost often drug-induced, as from paracetamol overdose, halothane 
& antituberculous drugs (rifampin, isoniazid). Hepatitis A & hepatitis B infection, and other causes 
(including unknown) account for about one-third of the cases. Hepatitis C infection does not cause 
massive hepatic necrosis. 
2.

 

Chronic liver diseasewhich is the most common road to hepatic failure and is the endpoint of 

persistent chronic hepatitis ending in cirrhosis.  
3.  Hepatic  dysfunction  without  overt  necrosis:  hepatocytes  may  be  viable  but  unable  to 
perform  normal  metabolic  function,  as  with  Reye  syndrome,  tetracycline  toxicity,  and  acute  fatty 
liver of pregnancy. 


background image

 

Regardless of cause, the clinical signs of hepatic failure are much the same.  Jaundice is an 
almost  always  present.  Hypoalbuminemia,  which  predisposes  to  peripheral  edema,  and 
hyperammonemia,  which  may  play  a  role  in  cerebral  dysfunction,  are  extremely  worrying 
developments.  Fetor  hepaticus  (a  characteristic  musty  body  odor)  occurs  occasionally. 
Impaired  estrogen  metabolism  and  consequent  hyperestrogenemia  are  thought  to  be  the 
causes of  
a. palmar erythema and spider angiomas of the skin 
b. hypogonadism and gynecomastia in males 
Hepatic failure is life-threatening because with severely impaired liver function, patients are 
highly  susceptible  to  failure  of  multiple  organ  systems
.  Thus,  respiratory  failure  with 
pneumonia  and  sepsis  combine  with  renal  failure  to  claim  the  lives  of  many  patients.  A 
coagulopathy  develops  due  to  impaired  hepatic  synthesis  of  blood  clotting  factors.  The 
resultant bleeding tendency can lead to massive gastrointestinal bleeding as well as petechiae 
elsewhere  (see  also  esophageal  varices).  Intestinal  absorption  of  blood  places  a  metabolic 
load  on  the  liver,  which  worsens  the  extent  of  hepatic  failure.  The  outlook  of  full-blown 
hepatic  failure  is  grave:  A  rapid  downhill  course  is  usual,  &  without  liver  transplantation, 
death occurs within weeks to a few months in about 80% of cases .  
 
Two particular complications signal the gravest stages of hepatic failure
 
1. Hepatic encephalopathy
which is manifested disturbances of consciousness with rigidity, 
hyperreflexia,  and  tremor.  It  is  regarded  as  a  disorder  of  neurotransmission  in  the  central 
nervous system and neuromuscular system and appears to be associated with elevated blood 
ammonia levels, which impair neuronal function and promote generalized brain edema. 
2.  Hepatorenal  syndrome  
refers  to  the  appearance  of  renal  failure  in  patients  with  severe 
chronic liver disease, in whom there are no intrinsic morphologic or functional causes for the 
renal failure. Sodium retention, impaired water excretion, and decreased renal perfusion and 
glomerular  filtration  rate  are  the  main  renal  functional  abnormalities.  There  is  oliguria 
associated  with  rising  blood  urea  nitrogen  and  creatinine.  The  prognosis  is  poor,  with  a 
median  survival  of  only  2  weeks  in  the  rapid-onset  form  and  6  months  with  the  insidious-
onset form. 
 
CIRRHOSIS 
Cirrhosis is the end-stage of chronic liver disease & is defined by three characteristics: 
1. 

Bridging fibrous septae in the form of delicate or broad bands of fibrosis that link portal tracts 

with one another and portal tracts with centrilobular veins. 
2.  Parenchymal  nodules  containing  regenerating  hepatocytes  encircled  by  fibrosis,  with 
diameters varying from very small micronodules to large macronodules. 
3. Disruption of the architecture of the entire liver 

Classification of cirrhosis 
The  only  satisfactory  classification  of  cirrhosis  is  based  on  the  underlying  etiology.  The 
descriptive  terms  "micronodular"  and  "macronodular"  should  not  be  used  as  primary 
classifications.  Many  forms  of  cirrhosis  are  initially  micronodular  (nodules  <  3  mm),  but 
there  is  a  tendency  for  nodules  to  increase  in  size;  thus  converting  it  to  mixed  (micro-  & 
macronodular) & eventually to macronodular form (nodules > 3mm). 
The  etiology  of  cirrhosis  varies  both  geographically  and  socially.  The  following  are 
established causes of cirrhosis: 


background image

 

1. Alcoholic liver disease (70% in Western countries) 
2. Viral hepatitis (a very common cause in our country) 
3. Biliary diseases 
4.  Primary hemochromatosis 
5. Wilson disease 
6. α1-Antitrypsin deficiency 
7. Cryptogenic cirrhosis  
Infrequent types of cirrhosis also include those cmplicating galactosemia and tyrosinosis in 
infants and  children, and  drug-induced  cirrhosis, as  with  α-methyldopa  (aldomet). After  all 
the categories of cirrhosis of known causation have been excluded, a substantial number of 
cases remain (15%) & is referred to as cryptogenic cirrhosis. It is possible that many of these 
cases are due to undiagnosed nonalcoholic fatty liver diseaseOnce cirrhosis is established, 
it is usually impossible to establish an etiologic diagnosis on morphologic grounds alone.
  

Pathogenesis of cirrhosis 

The central pathogenetic processes in cirrhosis are progressive fibrosis and reorganization of 
the vascular microarchitecture of the liver. In cirrhosis, types I and III collagen are deposited 
in  the  lobule,  creating  delicate  or  broad  septal  tracts.  New  vascular  channels  in  the  septae 
connect  the  vascular  structures  in  the  portal  region  (hepatic  arteries  and  portal  veins)  and 
terminal hepatic veins (centrilobulat & larger veins), shunting blood around the parenchyma. 
Continued  deposition  of  collagen  in  the  space  of  Disse  is  accompanied  by  the  loss  of 
fenestrations  in  the  sinusoidal  endothelial  cells.  As  a  result  hepatocellular  secretion  of 
proteins (e.g., albumin, clotting factors, and lipoproteins) is greatly impaired. 
The major source of excess collagen in cirrhosis is the perisinusoidal stellate cells, which lie 
in the space of Disse. Although normally  functioning as vitamin A fat-storing cells, during 
the  development  of  cirrhosis  they  become  activated.  It  is  predominantly  the  cytokines 
secreted by activated Kupffer cells and other inflammatory cells that stimulate perisinusoidal 
stellate cells to divide and to produce large amounts of extracellular matrix.  
Throughout  the  process  of  liver  cell  damage  and  fibrosis,  remaining  hepatocytes  are 
stimulated to regenerate and proliferate as spherical regenerative nodules within the confines 
of the fibrous septae. The net outcome is a fibrotic, nodular liver in which delivery of blood 
to hepatocytes is severely impaired, as is the ability of hepatocytes to secrete substances into 
plasma.  Disruption  of  the  interface  between  the  parenchyma  and  portal  tracts  obliterates 
biliary channels as well. Thus, the cirrhotic patient may develop jaundice and even hepatic 
failure, despite having a liver of normal mass. 
In cirrhosis death is usually due to one or more of the following  
1. Progressive liver failure 
2. Portal hypertension related complications 
3. The development of hepatocellular carcinoma.  
 
PORTAL HYPERTENSION 
Increased resistance to portal blood flow may develop in a variety of circumstances, which 
can be divided into prehepatic, intrahepatic, and posthepatic causes.  
Prehepatic conditions include  
1. Portal vein thrombosis & narrowing 
2. Massive splenomegaly through shunting excessive blood into the splenic vein.  
 


background image

 

Posthepatic causes are  
1. Severe right-sided heart failure 
2. Constrictive pericarditis 
3. Hepatic vein outflow obstruction.  
Intrahepatic causes: 
1. Cirrhosis is the dominant cause accounting for most cases of portal hypertension.  
2. Schistosomiasis 
3. Massive fatty change 
4. Diffuse fibrosing granulomatous disease such as sarcoidosis and miliary tuberculosis 
5.  Diseases  affecting  the  portal  microcirculation,  exemplified  by  nodular  regenerative 
hyperplasia 
Portal hypertension in cirrhosis results from increased resistance to portal flow at the level of 
the  sinusoids,  and  compression  of  terminal  hepatic  veins  by  perivenular  scarring  and 
expansile parenchymal nodules. Anastomoses between the arterial  and portal systems in the 
fibrous septa also contribute to portal hypertension by imposing arterial pressure on the low-
pressure hepatic venous system.  
The four major consequences of portal hypertension in the setting of cirrhosis are 
1. Ascites 
2.  The  formation  of  portosystemic  venous  shunts  leading  to  esophageal  varices  & 
hemorrhoids  
3. Congestive splenomegaly 
4.  Hepatic encephalopathy 
Ascites  refers  to  the  collection  of  excess  fluid  in  the  peritoneal  cavity.  It  usually  becomes 
clinically detectable when at least 500 mL has accumulated, but many liters may collect and 
cause massive abdominal distention. It is generally a serous fluid having less than 3 gm/dL 
of  protein  (largely  albumin)  as  well  as  the  same  concentrations  of  solutes  such  as  glucose, 
sodium,  and  potassium  as  in  the  blood.  Influx  of  neutrophils  suggests  secondary  infection, 
whereas red cells point to possible disseminated intra-abdominal cancer. With long-standing 
ascites,  seepage  of  peritoneal  fluid  through  transdiaphragmatic  lymphatics  may  produce 
hydrothorax, more often on the right side. 
The pathogenesis of ascites  
This is complex, involving the following mechanisms: 
1.  Sinusoidal  hypertension,  altering  Starling's  forces  and  driving  fluid  into  the  space  of 
Disse, which is then removed by hepatic lymphatics; this movement of fluid is also promoted 
by hypoalbuminemia

2.  Percolation  of  hepatic  lymph  into  the  peritoneal  cavity:  normal  thoracic  duct  lymph  flow 
approximates 800 to 1000 mL/day. With cirrhosis, hepatic lymphatic flow may approach 20 L/day, 
exceeding thoracic duct capacity. 
3.  Intestinal  fluid  leakage:  portal  hypertension  also  causes  increased  perfusion  pressure  in 
intestinal capillaries. This promotes movement of additional fluid out of intestinal capillaries into the 
abdomen. 
4. Renal retention of sodium and water due to secondary hyperaldosteronism

 

 
 
 
 
 


background image

 

INFLAMMATORY & INFECTIOUS DISORDERS 

The  liver  is  almost  always  involved  in  blood-borne  infections  such  as  bacterial  (pyogenic 
abscesses,  miliary  tuberculosis,  salmonelloses),  parasitic  (malaria,  amebiasis),  fungal 
(candidiasis), & viral (infectious mononucleosis, cytomegalovirus & herpes virus). Never the 
less Viral hepatitis is the leading primary liver infection.
 
VIRAL HEPATITIS 
Unless  otherwise  specified,  the  term  viral  hepatitis  is  reserved  for  “infection  of  the  liver 
caused  by  a  group  of  hepatotropic  viruses”  
i.e.  having  a  particular  affinity  for  the  liver.
 

 

This group comprises   
1. Hepatitis A virus (HAV)   
2. Hepatitis B virus (HBV)   
3. Hepatitis C virus (HCV)    
4. Hepatitis D virus (HDV)     
5. Hepatitis E virus (HEV) 
 
Hepatitis A Virus (HAV) 
Acute  viral  hepatitis  A  
(infectious  hepatitis)  is  a  benign,  self-limited  disease  with  an 
average  incubation  period  of  4  weeks.  HAV  does  not  cause  chronic  hepatitis  or  a  carrier 
state and only rarely causes fulminant hepatitis.
 Nevertheless, most viral hepatitis epidemics 
are attributed to HAV. In children, where most cases occur, the disease tends to be mild or 
asymptomatic. HAV  spreads by  ingestion of  contaminated  water  and  foods.  The  viremia is 
short-lived, thus, blood-borne transmission of occurs rarely; therefore, donated blood is not 
screened for this virus

HAV  is  a  small,  RNA  virus.  It  reaches  the  liver  from  the  intestinal  tract  after  ingestion, 
replicates in hepatocytes, and is shed in the bile and feces. It appears that the liver cell injury 
is  not  directly  related  to  the  virus  but  results  from  T  cell-mediated  damage  of  infected 
hepatocytes.  Detection  of  anti-HAV  IgM  antibody  is  the  best  diagnostic  marker  for  the 
disease. 
Hepatitis B Virus (HBV) this can produce 
1. Acute viral hepatitis B with recovery and clearance of the virus 
2. Chronic viral hepatitis B, which is either 
     a. Non-progressive or 
     b. Progressive ending in cirrhosis 
3. Fulminant hepatitis with massive liver necrosis 
4. An asymptomatic carrier state.  
Chronic  viral  hepatitis  B  is  an  important  precursor  of  hepatocellular  carcinoma.  Liver 
disease caused by HBV is a real worldwide problem, with an  estimated carrier rate of 400 
million
.  HBV  remains  in  blood  during  the  last  stages  of  a  long  incubation  period  (4-26 
weeks) and during active episodes of both acute and chronic hepatitis. It is also present in all 
physiologic and pathologic body fluids, with the exception of stool. Whereas blood and body 
fluids  are  the  primary  vehicles  of  transmission,  virus  may  also  be  spread  by  contact  with 
body secretions such as semen, saliva, sweat, tears, breast milk, and pathologic effusions. In 
endemic regions, vertical transmission from mother to child during birth constitutes the main 
mode  of  transmission
.  HBV  infection  in  adults  is  mostly  cleared,  but  vertical  transmission 
produces a high rate of chronic infection.  


background image

 

HBV  is  a  DNA  virus  &  its  replication  does  not  require  integration  of  the  virus  in  the  host 
DNA,  however,  integrated  HBV  is  frequently  found  in  cells.  After  exposure  to  the  virus, 
there  is  a  long  incubation  period  (average  16  weeks),  which  may  be  followed  by  acute 
disease  lasting  weeks  to  months.  The  natural  course  of  acute  disease  can  be  followed  by 
serum  markers.  HBsAg  appears  before  the  onset  of  symptoms,  peaks  during  overt  disease, 
and  then  declines  to  undetectable  levels  in  3  to  6  months.  Anti-HBs  persists  for  life, 
conferring  protection;  this  is  the  basis  for  current  vaccination  policy  using  noninfectious 
HBsAg.  HBeAg appears in serum shortly after HBsAg to signify active viral replication.  
 
Persistence of HBeAg is an important indicator of  
1. Continued viral replication 
2. Infectivity  
3. Probable progression to chronic hepatitis  
IgM anti-HBc (c for core Ag) is detectable with the onset of elevated serum aminotransferase 
levels and thus indicative of hepatocyte destruction. Later this IgM is replaced by IgG anti-
HBc.  
The  host  immune  response  to  the  virus  is  the  main  determinant  of  the  outcome  of  the 
infection.
 A strong response by virus-specific CD4+ and CD8+ interferon γ-producing cells 
are  associated  with  the  resolution  of  acute  infection.  HBV,  (like  HAV)  does  not  seem  to 
cause  direct  hepatocyte  injury  as  many  chronic  carriers  have  virions  in  their  hepatocytes 
without any evidence of cell injury. Hepatocyte injury and damage seem to be mediated by 
CD8+ cytotoxic T cells of the virus-infected hepatocytes.  
Hepatitis C Virus (HCV) is another major cause of liver disease. The worldwide carrier rate 
is estimated at 175 million persons. A decrease in the incidence has resulted from the marked 
reduction  in  transfusion-associated  hepatitis  C  (as  a  result  of  screening  procedures).  The 
major  route  of  transmission  is  through  blood  inoculation
,  with  low  rates  of  sexual  and 
vertical transmissions. HCV infection has a much higher rate (than HBV) of progression to 
chronic liver disease and eventual cirrhosis. It is a single-stranded RNA virus. Based on the 
genetic  sequence,  HCV  is  subclassified  into  six  genotypes.  An  infected  person  may  carry 
many  HCV  variants.  This  variability  seriously  hinders  efforts  to  develop  an  HCV  vaccine. 
The  incubation  period  for  hepatitis  C  has  a  mean  of  6  to  12  weeks.  The  clinical  course  of 
acute  viral  hepatitis  C  is  usually  asymptomatic  and  is  easily  missed.
  Strong  immune 
responses involving CD4+ and CD8+ cells are associated with self-limited HCV infections, 
but it is not known why only a minority of individuals is capable of clearing HCV infection. 
Persistent infection is the hallmark of HCV; in 80% of such cases it complicates subclinical 
acute infection
Cirrhosis develops in 20% of such patients. Fulminant hepatitis is rare. 
Hepatitis  D  Virus  (HDV)  (Hepatitis  delta  virus)  is  a  unique  RNA  virus  in  that  it  is 
replication  defective,  causing  infection  only  when  it  is  encapsulated  by  HBsAg  i.e.  HDV  is 
absolutely  dependent  on  HBV  co-infection  for  multiplication.
  Delta  hepatitis  arises  in  two 
settings: 
1. Acute coinfection after exposure to serum containing both HDV and HBV and 
2. Superinfection of a chronic carrier of HBV with a new inoculum of HDV. In the first case, 
most  coinfected  individuals  can  clear  the  viruses  and  recover  completely.  The  course  is 
different  in  superinfected  individuals  in  that  most  cases  show  acceleration  of  hepatitis, 
progressing  to  more  severe  chronic  hepatitis.  Infection  by  HDV  is  worldwide,  with  the 


background image

 

highest prevalence rates (40%) in Africa & the Middle East. IgM anti-HDV antibody is the 
most reliable indicator of recent HDV exposure,
 but its appearance is transient. 
Hepatitis E Virus (HEV) 
HEV hepatitis is a single-stranded RNA virus that is fecally transmitted. HEV is endemic in 
India (where it was first documented). Epidemics have been reported from Asia and Africa. 
HEV  is  not  associated  with  chronic  liver  disease  or  persistent  viremia.  A  characteristic 
feature of the infection is the high mortality rate among pregnant women, approaching 20%

A specific antigen (HEV Ag) can be identified in the cytoplasm of hepatocytes during active 
infection.  Virus  can  be  detected  in  stools,  and  anti-HEV  IgG  and  IgM  antibodies  are 
detectable in serum. 
 
Clinical Features and Outcomes of Viral Hepatitis 
A number of clinical syndromes may develop after exposure to hepatitis viruses: 
1. Asymptomatic infection (serologic evidence only) 
3. Acute hepatitis (anicteric or icteric) 
3. Chronic hepatitis (with or without progression to cirrhosis) 
4. Chronic carrier state (asymptomatic)  
5. Fulminant hepatitis (submassive to massive hepatic necrosis with acute liver failure) 
With  rare  exceptions,  HAV,  HCV, and  HEV  do  not generate a  carrier state, and  HAV  and 
HEV  infections  do  not  progress  to  chronic  hepatitis.  Viral  persistence  and  development  of 
chronic  disease  is  much  more  common  after  HCV  infection  than  HBV  infection.  Because 
other  infectious or noninfectious  causes  (such as drugs and toxins), can lead  to  essentially 
identical  syndromes,  serologic  studies  are  decisive  for  the  diagnosis  of  viral  hepatitis  and 
identification of virus types. 
Asymptomatic Infection:  
The patients are identified only on the basis of minimally elevated serum aminotransferases 
or the presence of antiviral antibodies. 
Acute viral hepatitis 
Any  one  of  the  hepatotropic  viruses  can  cause  acute  viral  hepatitis.  Acute  infections  are 
easily  detected  for  HBV  infections  but  only  rarely  diagnosed  for  HCV.  A  hepatitis  virus 
etiology is suggested by elevated serum aminotransferase levels. As jaundice appears (icteric 
phase),  symptoms  begin  to  fade  away.  To  begin  with  there  is  predominantly  conjugated 
hyperbilirubinemia but later hepatocellular injury interferes with bilirubin conjugation, thus, 
unconjugated  hyperbilirubinemia  can  also  occur.  An  icteric  phase  is  usual  especially  in 
adults infected with HAV, but is absent in about 50% of the cases infected with HBV and in 
most cases of HCV infection. Within weeks, the jaundice and most systemic symptoms clear 
as convalescence begins. 
Chronic  Hepatitis  is  defined  as  “the  presence  of  clinical,  biochemical,  or  serologic 
evidence  of  continuing  hepatic  disease  for  more  than  6  months,  with  histological 
documentation of inflammation and necrosis.”
  
Although  chronic  hepatitis  is  mostly  caused  by  hepatitis  viruses,  there  are  other  causes  of 
this condition, these include   

 

Drugs (isoniazide, α-methyldopa, methotrexate), 

  Auto-immune damage (autoimmune hepatitis) 

 

Wilson disease, α

1

-antitrypsin deficiency, chronic alcoholism.  


background image

 

Causes  of  death  in  chronic  hepatitis  are  related  to  the  complicating  cirrhosis  e.g.  liver 
failure,  hepatic  encephalopathy,  massive  hematemesis  from  esophageal  varices,  and 
hepatocellular carcinoma. 
 
The Carrier State 
With  hepatotropic  viruses,  carriers  are  those  who  harbor  one  of  the  viruses  &  may  have 
nonprogressive  liver  damage,  but  are  essentially  free  of  symptoms.  They  constitute 
reservoirs of infection. HBV infection early in life, particularly through vertical transmission 
during childbirth, produces a carrier state in 90% to 95% of the cases. In contrast, less than 
10% of HBV infections acquired in adulthood yield a carrier state. Individuals with impaired 
immunity are particularly likely to become carriers. HCV can induce a carrier state, which is 
estimated to affect 0.2% to 0.6% of the general population. 
Fulminant Hepatitis 
A very small proportion of patients with acute viral hepatitis A, B, or E may develop acute 
liver failure, resulting from massive hepatic necrosis. Cases with a more prolonged course of 
several weeks or months are usually referred to as subacute hepatic necrosis; livers of these 
individuals  show  both  massive  necrosis  and  regenerative  hyperplasia.  It  should  be 
remembered that drugs and chemicals can also cause massive hepatic necrosis. 
 
Pathological features of viral heaptitis 
The  morphologic  changes  in  acute  and  chronic  viral  hepatitis  are  shared  among  the 
hepatotropic viruses and can be mimicked by drug reactions.  
Acute viral hepatitis 
(Fig. 6-1) 

  The normal radial array of the lobules is lost.   

  There is diffuse ballooning degeneration of hepatocytes; the cells are swollen with clear, 

wispy cytoplasm. 

  Hepatocytes necrosis assume one of 3 morphologic types  

1.  Cytolysis  i.e.  dissolution  of  the  hepatocytes.  The  necrotic  cells  vanish  (cell  dropped 
out). This is detected indirectly as macrophage aggregation  
2. Apoptosis i.e. hepatocytes shrink, become intensely eosinophilic, and have fragmented 
nuclei. Apoptotic cells are phagocytosed within hours by macrophages and hence may be 
difficult to find despite extensive apoptosis.   
3. Confluent necrosis of hepatocytes, seen in severe cases & may lead to bridging necrosis 
that extends through portal-portal, central-central, or portal-central areas. (Fig. 6-2

  Hepatocyte  regeneration  as  evidenced  by  irregularly  thickened  plates  with  occasional 

rosettes & and multinucleation. 

  Inflammation  is  usually  a  prominent  feature  of  acute  hepatitis.  The  portal  tracts  are 

infiltrated predominantly by lymphocytes. The inflammatory infiltrate may spill over into 
the parenchyma to cause necrosis of periportal hepatocytes (interface hepatitis) and may 
also infiltrate the sinusoids. 

  Hypertrophy & hyperplasia of Kuppfer cells 

  Cholestasis  may  be  present,  both  intracellular  (brown  pigmentation  of  hepatocytes)  & 

canalicular (bile plugs in canaliculi).  

  HBV  infection,  acute  or  chronic,  may  produce  two  distinctive  features  of  the  infected 

hepatocytes. 


background image

 

a.  Ground-glass"  hepatocytes:  a  finely  granular,  eosinophilic  cytoplasm  due  to  massive 
quantities of HBsAg (as seen by electron microscopy).  
b. Sanded nuclei, resulting from abundant intranuclear HBcAg.  

Chronic hepatitis (Fig. 6-3) 
The changes are of variable severity, ranging from very mild to severe.  

  Hepatocyte necrosis may occur in all forms of chronic hepatitis.  

  The  inflammatory  component  consists  mainly  of  lymphocytes,  macrophages,  and 

occasional plasma cells. In the mildest forms, significant inflammation is limited to portal 
tracts. Lymphoid aggregates in the portal tract are often seen in HCV infection.  

  The liver architecture is usually well preserved  

  Continued periportal necrosis (interface hepatitis) and bridging necrosis are forerunners 

of progressive liver damage.  

  The  hallmark  of  serious  liver  damage  is  the  deposition  of  fibrous  tissue.  At  first,  at  the 

portal tracts, but with time periportal fibrosis occurs. This is followed by bridging fibrosis 
that links fibrous septa between lobules

  Continued  loss  of  hepatocytes  with  fibrosis  results  in  cirrhosis,  with  fibrous  septa  and 

hepatocyte  regenerative  nodules.  This  pattern  of  cirrhosis  is  characterized  by  irregularly 
sized  nodules  separated  by  variable  but  mostly  broad  bands  of  fibrosis.  The  nodules  are 
typically  greater  than  0.3  cm  in  diameter;  accordingly,  the  cirrhosis  is  by  definition 
macronodular
. 

Autoimmune Hepatitis is microscopically indistinguishable from chronic viral hepatitis but 
is associated with a set of immunologic abnormalities. This disease may run an indolent or 
severe course. Salient features include:  

  Female predominance 

  Absence of viral infection serologic markers 

  Immunological abnormalities 

     a. Elevated serum IgG (>2.5 g/dl)  
     b. High titers of autoantibodies (80% of cases) 
     c.  Presence  of  other  autoimmune  diseases  (in  2/3  of  the  patients),  including  rheumatoid 

arthritis, thyroiditis, Sjögren syndrome, and ulcerative colitis. 

 
 
 
Pathogenesis
 
Most patients have a variety of auto-antibodies such as antinuclear, anti-smooth muscle, liver 
kidney microsomal antibody, etc. The best characterized among these antibodies are  smooth 
muscle antibodies
 directed against cytoskeletal proteins that include actin, and troponin, and 
liver  kidney  microsomal  antibodies.  The  main  effectors  of  cell  damage  are  believed  to  be 
CD4+ helper cells. Response to immunosuppressive therapy is usually dramatic. The overall 
risk of cirrhosis, the main cause of death, is 5%. 
 
 
 
 
 


background image

10 

 

PYOGENIC LIVER ABSCESSES  
In developing countries most liver abscesses result from parasitic infections, such as amebic, 
echinococcal, etc
. In the Western world, bacterial abscesses are more common, representing 
a  complication  of  an  infection  elsewhere.  Gram-negative  bacteria  such  as  E.  coli  and 
Klebsiella  sp.  are  the  usual  offenders.  The  organisms  reach  the  liver  through  one  of  the 
following pathways: 
1. Ascending cholangitis 
2. Vascular seeding, predominantly portal i.e. from the GIT 
3. Direct invasion from a nearby focus 
4. A penetrating injury.  
Debilitating disease with immune deficiency is a common background e.g. extreme old age, 
immunosuppression, or chemotherapy.  
Gross features 

  Pyogenic  abscesses  may  be  solitary  or  multiple,  ranging  from  very  small  to  massive 

lesions. 

  Bacteremic  spread  through  the  arterial  or  portal  system  tends  to  produce  multiple  small 

abscesses,  whereas  direct  extension  and  trauma  usually  cause  solitary  large  abscesses. 
(Fig. 6-4 A

Microscopic features  

  These are identical to pyogenic abscesses elsewhere.  

Liver  abscesses  are  associated  with  fever  and  right  upper  quadrant  pain  and  tender 
hepatomegaly.  Jaundice  is  often  the  result  of  extrahepatic  biliary  obstruction.  Surgical 
drainage is often necessary. 
 
AMEBIC  LIVER  ABSCESS  
is  usually  single,  mostly  right  sided,  &  close  to  liver  dome, 
but tends to be multicentric in immunocompromised patients. Adults are mostly affected but 
can develop in infants & children.  
Gross features
 (Fig. 6-4 B) 

  The necrotic center contains odorless, pasty, chocolate brown fluid. 

Microscopic 

  Most of the lesion consists of necrotic debrisThere few if any neutrophils

  This  centre  is  surrounded  by  fibrin,  macrophages,  lymphocytes  &  a  few  fibroblasts  with 

clusters  of  amebic  trophozoites  (up  to  60  microns  with  small  eccentric  nucleus  and 
cytoplasmic vacuoles that may contain red blood cells; resemble histiocytes).   

 
Complications
  
1. Bacterial superinfection  
2. Extension or perforation into the following  
 

1. Pleuro-pulmonary structures  

 

2. Subphrenic space  

 

3. Peritoneal cavity, and pericardial sac, bile ducts  

 

6. Kidney, mediastinum, chest wall, abdominal wall, and flank. 

Diagnosis: serology is 90% sensitive 
 
 


background image

11 

 

HYDATID DISEASE OF THE LIVER 
Three quarters of infected individuals develop one or more hepatic cysts, which grow slowly. 
The typical hydatid  cyst  is spherical and may  measure up to more  than 30  cm  in diameter. 
The  majority  occur  in  the  right  lobe,  but  they  may  be  multiple,  involving  all  lobes.  A 
characteristic gross feature is the presence of the soft, whitish laminate membrane. (Fig. 6-4 
C
) Histologic examination of the cyst wall shows an outer fibrous layer; a midlle onionskin 
like  laminated  membrane,  and  an  inner  germinal  layer.  Calcification  in  the  latter  layer 
signifies that the cyst is dead. The adjacent liver parenchyma often shows pressure atrophy 
and a portal infiltrate in which eosinophils may be prominent. The viable cyst is filled with 
colorless  fluid,  which  contains  daughter  cysts  and  brood  capsules  with  scolices. 
Communication  with  the  biliary  tract  and  superimposed  infection  are  frequent.  Rupture  of 
the  cysts  into  the  peritoneal  cavity  may  result  in  a  fatal  anaphylactic  reaction  or  in  the 
formation  of  innumerable  small  granulomas  grossly  resembling  peritoneal  tuberculosis. 
Identification  of  fragments  of  germinal  membrane  or  scolices  in  their  center  points  to  the 
diagnosis. Hepatic echinococcus cysts can also rupture inside the gallbladder or through the 
diaphragm into the pleural space and lung. 
The  laboratory  diagnosis  can  usually  be  made  by  hydatid  serology  and  confirmed  or 
established by ultrasound or computed tomography.   
 
ALCOHOLIC LIVER DISEASE 
Excessive  ethanol  consumption  is  a  common  cause  of  chronic  liver  disease  in  Western 
countries and accounts for up to 50% of deaths due to cirrhosis. 
Chronic  heavy  drinkers  are  predisposed  to  3  distinctive  forms  of  alcoholic  liver  disease; 
these may overlap. 
(Fig. 6-5) 
1.  Hepatic steatosis (almost all heavy drinkers) 
2. Alcoholic hepatitis (30%) 
3. Cirrhosis (15%) 
Pathological features 
Hepatic Steatosis (Fatty Liver)
 
Gross features 

  The liver is large (up to 4 or even 6 kg), soft, yellow, and greasy. (Fig. 6-6 A) 

Microscopic features (Fig. 6-6 B) 

  Initially small lipid droplets accumulate in hepatocytes (microvesicular steatosis) 

  Persistent chronic intake of alcohol is associated with lipid accumulates in a large single 

vacuole  that  compresses  and  displaces  the  nucleus  to  the  periphery  of  the  hepatocyte 
(macrovesicular steatosis).  

  The affected hepatocytes are centrilobular, but in severe cases the entire lobule is affected.  

  With continued alcohol intake fibrous tissue develops around the central veins and extends 

into the adjacent sinusoids. Until fibrosis appears, the fatty change is completely reversible 
if there is abstention from further intake of alcohol 

Alcoholic Hepatitis  
Gross features 

  The liver is mottled red & yellow-green (bile stained).  

  It may increase in size.  

  Visible nodules and fibrosis signify progression to cirrhosis. 


background image

12 

 

 
Microscopic features (Fig. 6-7) 
Alcoholic hepatitis is characterized by 
1. Ballooning degeneration and necrosis of hepatocytes
 
2.  Mallory  Bodies:  these  appear  as  pinkish,  tangled  filaments  within  the  cytoplasm  of 
degenerating hepatocytes 
3.  Neutrophil  Infiltrations  that  permeate  the  lobule  and  accumulate  around  degenerating 
hepatocytes. 
4. Fibrosis is characteristically sinusoidal and perivenular  
5. Cholestasis and hemosiderin deposition in hepatocytes and Kupffer cells  
 
Alcoholic Cirrhosis: 
is the final, irreversible form of alcoholic liver disease.  
Gross features (Fig. 6-8

  Initially, the liver is yellow, fatty, enlarged, (usually over 2 kg) , & finely (micro-) nodular 

externally and on section.  

  Over  several  years  it  becomes  brown,  shrunken  (weighing  less  than  1  kg)  with  variably 

sized small and large nodules that create a "hobnail" appearance externally.  

Microscopic features 

   Initially  there  are  delicate  fibrous  septa  that  extend  from  central  veins  through  the 

sinusoids to the portal tracts and from portal tracts to portal tracts.  

  Regenerative activity of entrapped hepatocytes generates in the early stages uniform small 

nodules  (<  0.3  cm  in  diameter).  This  is  by  definition  a  micronodular  cirrhosis.  The 
nodules eventually become larger & more prominent and are engulfed by ever wider bands 
of fibrous tissue, and the liver is converted into a mixed micronodular and macronodular 
cirrhosis
.  

  Bile stasis often develops.  

The  induction  of  cytochrome  P-450  by  alcohol  leads  to  enhanced  transformation  of  other 
drugs  to  toxic  metabolites  e.g.  accelerated  metabolism  of  paracetamol  into  highly  toxic 
metabolites  that  increase  the  risk  of  liver  injury  even  with  therapeutic  doses  of  this 
commonly  used  analgesic.  Concurrent  viral  hepatitis,  particularly  hepatitis  C  is  a  major 
accelerator of liver disease in alcoholics. In chronic alcoholics, alcohol may become a major 
caloric source in the diet, displacing other nutrients and leading to malnutrition and vitamin 
deficiencies  (e.g.,  thiamine  and  vitamin  B

12

).  This  is  accentuated  by  impaired  digestive 

function, primarily related to chronic gastric and intestinal mucosal damage, and pancreatitis.  
With alcoholic cirrhosis, the immediate causes of death are  
1. Hepatic failure  
2.  Massive gastrointestinal hemorrhage  
3. Intercurrent infection  
 
 
 
 
 
 
 

4. Hepatorenal syndrome and  
5. Hepatocellular carcinoma (5% 
of cases). 

 


background image

13 

 

DRUG-INDUCED LIVER DISEASE 
The  liver  is  a  major  drug  metabolizing  and  detoxifying  organ  in  the  body,  thus,  it  is 
subjected  to  injury  from  a  wide  range  of  therapeutic  and  environmental  chemicals.  Injury 
may result from
  
1. Direct toxicity  
2. Hepatic conversion of a foreign chemical
 to an active toxin  
3.  Immune  damage,  usually  initiated  by  the  drug  or  its  metabolites  acting  as  a  hapten  to 
convert a cellular protein into an immunogen.  
Exposure  to  a  toxin  or  therapeutic  agent  should  always  be  included  in  the  differential 
diagnosis  of  any  form  of  liver  disease
.  Drug  reactions  may  be  classified  as  predictable 
(intrinsic) reactions or unpredictable (idiosyncratic) ones. Predictable drug reactions are dose 
dependent  &  thus  may  occur  in  anyone  who  accumulates  a  sufficient  dose.  Unpredictable 
reactions  are  idiosyncratic  &  depend  on  the  host's  ability  to  mount  an  immune  response  to 
the antigenic stimulus.  
Drug-induced  chronic  hepatitis  is  clinically  and  histologically  indistinguishable  from 
chronic  viral  hepatitis  or  autoimmune  hepatitis,  and  hence  serologic  markers  of  viral 
infection are critical for making the distinction.
 Examples of predictable drug reactions are 
associated  with  paracetamol,  tetracycline,  antineoplastic  drugs,  carbon  tetrachloride,  and 
alcohol.  Examples  of  drugs  that  can  cause  idiosyncratic  reactions  include  chlorpromazine, 
halothane anesthetic, sulfonamides, α-methyldopa, and allopurinol.  
Drugs that may cause acute liver failure due to massive hepatic necrosis include  
1. Paracetamol (the most common cause) 
2. Halothane,  
3. AntiTB drugs (rifampin, isoniazide),  
4. Industrial chemicals such as carbon tetrachloride  
5. Mushroom poisoning. 
Gross features of massive hepatic necrosis 
(Fig. 6-9 A) 

  The entire liver may be involved, (or only random areas are affected).  

  With such extensive loss of hepatic substance, the liver shrinks to 500 gm and becomes a 

floppy, red or bile-stained, soft organ covered by a wrinkled, redundant capsule. 

Microscopic features (Fig. 6-9 B) 

  Complete  necrosis  of  hepatocytes  in  contiguous  lobules  leaves  only  a  collapsed  reticulin 

framework and preserved portal tracts.   

  If the patient survives for more than a week, regeneration of surviving hepatocytes occurs. 

With massive destruction of confluent lobules, regeneration is disorderly, yielding nodular 
masses of liver cells surrounded by bands of scarring (macronodular cirrhosis). 

 
METABOLIC LIVER DISEASE 
Under this heading come the following entities  
1. Nonalcoholic fatty liver disease  
2. Hemochromatosis,  
3. Wilson disease, and  
4. α

1

-antitrypsin deficiency.  

 
 


background image

14 

 

 
Nonalcoholic  Fatty  Liver  Disease  
(NAFLD)  may  present  as  steatosis  (fatty  liver), 
nonalcoholic steatohepatitis (NASH) or cirrhosis. The latter is similar to alcoholic hepatitis. 
NAFLD is associated with 
1. Insulin resistance including Type 2 diabetes, is the most common associated condition  
2. Obesity 
3. Dyslipidemia
 (hypertriglyceridemia, low HDLP cholesterol, high LDLP cholesterol). 
The  presence  of  type  2  diabetes  and  obesity  are  the  best  predictors  of  severe  fibrosis  and 
disease
  progression.  Insulin  resistance  results  in  the  accumulation  of  triglycerides  in 
hepatocytes.  Fat-laden  hepatocytes  are  highly  sensitive  to  lipid  peroxidation  products 
generated  by  oxidative  stress,  which  can  damage  mitochondrial  and  plasma  membranes, 
causing  apoptosis.  Most  persons  with  steatosis  are  asymptomatic;  patients  with  NASH  or 
may also be asymptomatic, or present with symptoms of chronic liver disease.  Liver biopsy 
is required for diagnosis.
 Fortunately, the frequency of progression from steatosis to NASH, 
and from NASH to cirrhosis seems to be low. 
 
Hereditary hemochromatosis
  
The  most  common  form  of  this  genetic  disease  is  an  autosomal  recessive  variant  of  adult 
onset  caused  by  mutations  in  the  HFE  gene.  Iron  accumulates  over  the  lifetime  of  the 
affected individual from excessive intestinal absorption. Total iron accumulation may exceed 
50 gm (N: 2-6g), over one-third of which accumulates in the liver (N: 0.5 g).  
Fully developed cases of hereditary hemochromatosis show  
1. Cirrhosis (all patients)  
2. Diabetes mellitus (75%)  
3. Skin pigmentation (75%).  
Iron accumulations from known sources of excess iron are called secondary iron overload or 
(secondary hemochromatosis), 
the most important of these are  
1. Multiple transfusions  
2. Ineffective erythropoiesis
 (as in β-thalassemia and sideroblastic anemia)  
3. Increased iron intake (Bantu siderosis).  
Chronic  liver  diseases  can  also  cause  iron  accumulation  in  the  liver  e.g.  alcoholic  liver 
disease.  
Pathogenesis 
In  hereditary  hemochromatosis  there  is  a  dysregulation  of  intestinal  absorption  of  dietary 
iron.  This  leads  to  net  iron  accumulation  of  up  to  1.0  gm/year.
  It  appears  that  HFE  gene 
regulates the levels of
 hepcidin, the iron hormone produced by the liver. Hepicidin normally 
interferes with the flowing out of iron from the intestines and macrophages into the plasma 
and  inhibits  iron  absorption.  As  might  be  expected,  hepicidin  levels  are  reduced  in  all 
currently known genetic forms of hemochromatosis

Gross features (Fig. 6-10 A) 

  Hemosiderin  deposition  occurs  in  several  organs  &  tissues  e.g.  the  myocardium, 

pituitary, adrenal, thyroid, parathyroid gland, joints, skin  

  The liver is typically chocolate brown in color.  

  Fibrous  septa  develop  slowly,  leading  ultimately  to  micronodular  cirrhosis  in  an 

intensely pigmented liver. 


background image

15 

 

Microscopic features 

  The  golden-yellow  hemosiderin  granules  accumulate  in  the  cytoplasm  of  periportal 

hepatocytes; these stain blue with the Prussian blue stain (Fig. 6-10 B).  

  With increasing iron load, there is progressive  deposition in the rest of the lobule, along 

with bile duct epithelium and Kupffer cells. (In secondary iron overload, the iron is mainly 
in Kupffer cells, not hepatocytes, at least initially) 

  Iron is a direct hepatotoxin, and inflammation is characteristically absent.  

In  normal  individuals  the  iron  content  of  unfixed  liver  tissue  is  less  than  1000  μg/gm  dry 
weight.  Adult  patients  with  hereditary  hemochromatosis  exhibit  over  10,000  μg/gm  dry 
weight  of  iron;  hepatic  iron  concentrations  in  excess  of  22,000  μg/gm  dry  weight  are 
associated with the development of fibrosis and cirrhosis. 
Males  predominate  (ratio  of  5  to  7:1),  partly  because  physiologic  iron  loss  (menstruation, 
pregnancy) retards iron accumulation in women. In the most common forms, caused by HFE 
mutations,  symptoms  usually  first  appear  in  the  age  range  of  40  to  60  years.  The  classic 
clinical triad of cirrhosis (with hepatomegaly), skin pigmentation, and diabetes mellitus may 
not  develop  until  late  in  the  course  of  the  disease.  Death  may  result  from  cirrhosis, 
hepatocellular  carcinoma,  or  cardiac  involvement.  Treatment  of  iron  overload  does  not 
remove the risk of hepatocellular carcinoma (200 times higher than in normal populations).  
 
Wilson Disease (Hepatolenticular degeneration)
 
This  autosomal  recessive  disorder  of  copper  metabolism  is  characterized  by  the 
accumulation  of  toxic  levels  of  copper  in  many  tissues  and  organs,  principally  the  liver, 
brain, and eyes. The genetic defect responsible for Wilson disease is a  mutation in ATP7B, 
the defective function of which leads to failure on the part of hepatocytes to excrete copper 
into bile, which is the primary route for copper elimination from the body. The defect also 
inhibits  secretion  of  ceruloplasmin  from  hepatocytes  into  the  plasma.  Copper  thus 
accumulates progressively in the liver, apparently causing toxic liver injury. Usually by the 
age  of  5  years,  copper  that  is  not  ceruloplasmin  bound  spills  over  into  the  circulation, 
causing hemolysis and pathologic changes at other sites, such as brain, cornea, and kidneys. 
Concomitantly, urinary  excretion of  copper  increases  markedly.  The  biochemical  diagnosis 
of Wilson disease is based on a decrease in serum ceruloplasmin, increase in hepatic copper 
content, and increase in urinary excretion of copper. 
Pathological features 

   Fatty change of the liver may be mild to moderate, the hepatocytes also show vacuolated 

nuclei (glycogen or water) and focal necrosis.  

  An acute hepatitis can mimic acute viral hepatitis, except for the fatty change.  

  A  chronic  hepatitis  resembles  chronic  hepatitis  due  to  other  causes  but  may  show  such 

distinguishing features as fatty change, vacuolated nuclei, and Mallory bodies. 

  With progression of chronic hepatitis, cirrhosis develops.  

The demonstration of increased copper content of the hepatocytes by using special stains is 
not  an  exclusive  feature  of  Wilson  disease.  However,  the  demonstration  of  hepatic  copper 
content in excess of 250 μg/gm dry weight is most helpful for making the diagnosis.
 In the 
brain, toxic injury affects the basal ganglia, particularly the putamen, which shows atrophy & 
cavitation  (hepatolenticular  degeneration).  Nearly  all  patients  with  neurologic  involvement 
develop eye lesions called Kayser-Fleischer rings (green to brown deposits of copper in the 


background image

16 

 

Descemet’s  membrane  of  the  cornea).  (Fig. 6-11)Wilson disease  rarely  manifests before 6 
years  of  age.  The  most  common  presentation  is  acute  or  chronic  liver  disease. 
Neuropsychiatric  manifestations,  including  frank  psychosis,  or  a  Parkinson  disease-like 
syndrome, are the initial features in most of the remaining cases.  Demonstration of Kayser-
Fleischer  rings  or  markedly  elevated  hepatic  copper  levels  in  a  person  with  a  low  serum 
ceruloplasmin value strongly favor the diagnosis. 
 
 
α

1

-Antitrypsin (AAT) Deficiency 

AAT deficiency is an autosomal recessive disorder characterized by abnormally low serum 
levels  of  this  protease  inhibitor.  The  major  function  of  AAT  is  the  inhibition  of  proteases, 
particularly  neutrophil  elastase  released  at  sites  of  inflammation.  AAT  deficiency  leads  to 
pulmonary  emphysema  because  a  relative  lack  of  this  protein  permits  the  unrestrained 
activity  of  destructive  proteases.  AAT  is  a  plasma  glycoprotein  synthesized  predominantly 
by  hepatocytes.  The  AAT  gene  is  very  polymorphic,  and  at  least  75  forms  have  been 
identified.  However,  homozygotes  for  the  Z  allele  (PiZZ  genotype)  have  circulating  AAT 
levels that are only 10% of normal levels. Because the mutant protein cannot be secreted by 
the hepatocyte, it accumulates in the endoplasmic reticulum. Curiously, all individuals with 
the  PiZZ  genotype  accumulate  AAT  in  the  liver,  but  only  8%  to  20%  develop  significant 
liver damage

Pathological features 

  Hepatocytes in AAT deficiency contain round to oval cytoplasmic  globular inclusions of 

retained AAT, which are strongly positive with PAS stain (Fig. 6-12).  

  Hepatic injury associated with PiZZ may range from marked  cholestasis with hepatocyte 

necrosis  in  newborns,  to  childhood  cirrhosis,  or  to  a  chronic  hepatitis  or  cirrhosis  that 
becomes apparent only late in life. 

In  older  children,  adolescents,  and  adults,  presenting  symptoms  may  be  related  to  chronic 
hepatitis, cirrhosis, or pulmonary disease. Hepatocellular carcinoma develops in 3% of PiZZ 
adults.  
 
Neonatal Cholestasis 
Mild transient elevations in serum unconjugated bilirubin are common in normal newborns. 
Prolonged  conjugated  hyperbilirubinemia  in  the  newborn,  termed  neonatal  cholestasis, 
affects approximately 1 in 2500 live births.  
The major causes are
  
1. Extrahepatic biliary atresia 
2. Neonatal hepatitis; 50% of the cases are idiopathic  
The finding of "neonatal cholestasis" should evoke a diligent search for  recognizable toxic, 
metabolic, and infectious liver diseases. 50% of cases of neonatal hepatitis are idiopathic.  
Infants  with  any  form  of  neonatal  cholestasis  present  with  jaundice,  dark  urine,  light  or 
acholic stools, and hepatomegaly. Differentiation between the two most common causes of 
neonatal cholestasis (extrahepatic atresia and idiopathic hepatitis) assumes great importance, 
because definitive treatment of biliary atresia requires surgical intervention, whereas surgery 
may  adversely  affect  the  clinical  course  of  a  child  with  idiopathic  neonatal  hepatitis. 
Fortunately, discrimination between these diseases can be made in about 90% of cases using 
clinical data and liver biopsy. 
 


background image

17 

 

Reye  Syndrome  is  a  rare  disease  characterized  by  fatty  change  in  the  liver  and 
encephalopathy
.  It  primarily  affects  children  younger  than  4  years  of  age,  typically 
developing few days after a viral illness. The majority recover, but 25% of the cases progress 
to coma, accompanied by elevations in the serum levels of bilirubin, aminotransferases, and 
particularly  ammonia.  Death  occurs  from  progressive  neurologic  deterioration  or  liver 
failure.  Reye  syndrome  is  now  recognized  as  the  prototype  of  a  wide  variety  of  conditions 
known as "mitochondrial hepatopathies." Reye syndrome has  been associated with aspirin 
administration  during  viral  illnesses,  but  there  is  no  evidence  that  salicylates  play  a  causal 
role in this disorder. The key pathologic finding in the liver is microvesicular steatosis. In the 
brain, cerebral edema is usually present. 
 
DISEASES OF THE INTRAHEPATIC BILIARY TRACT 
(Fig. 6-13) 
Primary  Biliary  Cirrhosis  (PBC)

 

is  a  chronic,  progressive  cholestatic  liver  disease  with 

eventual development of micronodular cirrhosis and liver failure over years to decades. The 
primary feature of this disease is an inflammatory destruction of small and medium-sized 
intrahepatic bile ducts
. In the early lesions there is a dense lymphocyte/plasma cell infiltrate 
around small bile ducts in portal tracts, and granulomatous lesions may also appear. Primary 
biliary  cirrhosis  is  primarily  a  disease  of  middle-aged  women.  More  than  90%  of  persons 
with PBC have high titers of antimitochondrial antibodies. However, it is still unclear why 
intrahepatic  bile  ducts  are  the  targets  for  these  antibodies.  Recent  evidence  suggests  that 
exposure to certain xenobiotics may modify mitochondrial proteins leading to a decrease of 
immunologic  tolerance  to  some  of  these  proteins.   Pruritus  is  the  initial  presenting  feature; 
jaundice develops late. Serum alkaline phosphatase and cholesterol levels are almost always 
elevated;  hyperbilirubinemia  is  a  late  development  and  usually  signifies  incipient  hepatic 
decompensation. 

Associated 

extrahepatic 

conditions  include  Sjögren  syndrome, 

scleroderma, thyroiditis, rheumatoid arthritis, Raynaud phenomenon, etc. 
 
Primary  Sclerosing  Cholangitis  (PSC)

 

is  a  chronic  cholestatic  disorder,  characterized  by 

progressive fibrosis and destruction of extrahepatic and large intrahepatic bile ducts. Because 
the  changes  in  the  ducts  are  patchy,  retrograde  cholangiography  shows  a  characteristic 
"beading" of the contrast medium in the affected segments of the biliary tree. The large bile 
ducts show periductal fibrosis that obliterates the lumen, leaving a solid cord scar with few 
inflammatory cells. Affected portal tracts show concentric periductal onion-skin fibrosis and 
a modest lymphocytic infiltrate
 (Fig. 6-14). Primary sclerosing cholangitis is commonly seen 
in  association  with  inflammatory  bowel  disease,  particularly  chronic  ulcerative  colitis

which  coexists  in  approximately  70%  of  the  PSC cases. The disorder  tends  to  occur  in  the 
age  range  of  20  to  50  years.  Evidences  suggest  that  PSC  is  an  immunologically  mediated 
disease. Cholangiocarcinoma complicates PSC in 10% of individuals. 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

18 

 

CIRCULATORY DISORDERS 
Hepatic  Artery  Obstruction

liver  infarcts  are  rare  due  to  the  double  blood  supply  to  the 

liver. Interruption of the main hepatic artery does not always produce ischemic necrosis of 
the  organ,  because  of  the  accessory  vessels  and  the  portal  venous  supply  that  may  sustain 
the  liver  parenchyma.  The  one  exception  is  hepatic  artery  thrombosis  in  the  transplanted 
liver,  which  generally  leads  to  loss  of  the  organ.  Thrombosis  or  compression  of  an 
intrahepatic  branch  of  the  hepatic  artery  by  polyarteritis  nodosa,  embolism,  neoplasia,  or 
sepsis may result in a localized parenchymal infarct.

 

 

Portal Vein Obstruction and Thrombosis

 

Occlusion  of  the  portal  vein  or  its  major  branches  typically  produces  abdominal  pain, 
ascites and other manifestations of portal hypertension, principally esophageal varices that 
are prone to rupture. The ascites, when present, is often massive and intractable.  
Extrahepatic portal vein obstruction may arise from the following:

 

a. 

Peritoneal sepsis (e.g., acute appendicitis leading to pylephlebitis) 

b. Pancreatitis: this initiates splenic vein thrombosis, which propagates into the portal vein 
c. Thrombogenic diseases and postsurgical thromboses 
d. Vascular invasion by primary or secondary cancer in the liver that progressively occludes 
portal inflow to the liver; extensions of hepatocellular carcinoma can even occlude the main 
portal vein 
e.  Banti  syndrome,  in  which  subclinical  thrombosis  of  the  portal  vein  (as  from  neonatal 
omphalitis  or  umbilical  vein  catheterization)  produces  a  fibrotic,  partially  recanalized 
vascular channel presenting as splenomegaly or esophageal varices years after the occlusive 
event. 
Intrahepatic  thrombosis  of  a  portal  vein  radicle,  when  acute,  does  not  cause  ischemic 
infarction but instead results in a sharply demarcated area of red-blue discoloration (infarct 
of  Zahn).  There  is  no  necrosis,  only  hepatocellular  atrophy  and  markedly  congested  & 
distended sinusoids.  
Impaired Blood Flow through the Liver 
The  most  common  intrahepatic  cause  of  portal  blood  flow  obstruction  is  cirrhosis.  In 
addition,  physical  occlusion  of  the  sinusoids  occurs  in  sickle  cell  disease,  this  leads  to 
panlobular  necrosis.  Disseminated  intravascular  coagulation  may  cause  occlusion  of 
sinusoids. This is usually inconsequential except for the periportal sinusoidal occlusion and 
parenchymal necrosis that may occur in the eclampsia of pregnancy. Subsequent suffusion of 
blood under the capsule may precipitate a fatal intra-abdominal hemorrhage. (Fig. 6-15) 
Passive Congestion and Centrilobular Necrosis 
Right-sided  cardiac  failure  leads  to  passive  congestion  of  the  liver,  and  if  persistent,  can 
cause  centrilobular  necrosis,  and  perivenular  fibrosis  in  the  areas  of  necrosis.  In  most 
instances, there is only a small elevation of serum aminotransferase levels & sometimes mild 
to moderate jaundice.   
Gross features 

  In  right-sided  heart  failure,  the  liver  is  slightly  enlarged,  tense,  and  cyanotic,  with 

rounded edges.  

Microscopic features 


background image

19 

 

  There  is  congestion  of  centrilobular  sinusoids  associated  with  atrophy  of  centrilobular 

hepatocytes resulting in markedly attenuated liver cell cords.  

  An uncommon complication of sustained chronic severe congestive heart failure is cardiac 

sclerosis (not cirrhosis). The pattern of liver fibrosis is distinctive, inasmuch as it is mostly 
centrilobular. 

  Left-sided cardiac failure or shock may lead to hepatic hypoperfusion and hypoxia. In this 

instance, centrilobular hepatocytes undergo ischemic necrosis. 

  The  combination  of  left-sided  hypoperfusion  and  right-sided  retrograde  congestion  acts 

synergistically  to  generate  a  distinctive  lesion,  centrilobular  hemorrhagic  necrosis  The 
liver takes on a variegated mottled appearance, reflecting hemorrhage and necrosis in the 
centrilobular  regions,  alternating  with  pale  midzonal  areas,  known  traditionally  as  the 
"nutmeg" liver. (Fig. 6-16). 

 
Hepatic Vein Outflow Obstruction 
1. Hepatic Vein Thrombosis (Budd-Chiari Syndrome) 
results from the thrombosis of two or 
more  major  hepatic  veins  and  is  characterized  by  hepatomegaly,  ascites,  and  abdominal 
pain. Causes of hepatic vein thrombosis are (in order of frequency)  
1. Myeloproliferative disorders including polycythemia vera  
2. Pregnancy, the postpartum state, or the use of oral contraceptives  
3. Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH) 
4. Intra-abdominal cancers, particularly hepatocellular carcinoma.  
All  of  the  above  produce  thrombotic  tendencies  or,  in  the  case  of  liver  cancers,  sluggish 
blood flow.  
5.  Mechanical  obstruction  to  blood  outflow,  as  by  a  massive  intrahepatic  abscess  or 
parasitic cyst, or by obstruction of the inferior vena cava at the level of the hepatic veins by 
thrombus or tumor.  
6. Idiopathic (10% of cases) 
Gross features 

  With acutely developing thrombosis of the major hepatic veins or inferior vena cava,  the 

liver is swollen, red-purple, and has a tense capsule (Fig. 6-17).  

Microscopic features 

  There is severe centrilobular congestion and necrosis.  

  Centrilobular  fibrosis  develops  in  instances  in  which  the  thrombosis  is  more  slowly 

developing.  

  The  major  veins  may  contain  occlusive  fresh  thrombi  or,  in  chronic  cases,  organized 

adherent thrombi. 

2.  Sinusoidal  Obstruction  Syndrome  (veno-occlusive  disease)  was  originally  described  in 
Jamaican drinkers of bush-tea containing pyrrolizidine alkaloid. It is caused by toxic injury 
to  sinusoidal  endothelium.  Damaged  endothelial  cells  slough  off  and  create  emboli  that 
block blood flow. Endothelial damage is accompanied by passage of red blood cell into the 
space of Disse, proliferation of stellate cells, and fibrosis of terminal branches of the hepatic 
vein.  This  syndrome  now  occurs  primarily  in  the  first  20-30  days  after  bone  marrow 
transplantation (up to 20% of cases). The sinusoidal injury is believed to be caused by drugs 
such as cyclophophamide, and by total body radiation, used in pre- or post-transplantation 


background image

20 

 

regimens.  The  presentation  of  the  disease  varies  from  mild  to  severe.  Severe  sinusoidal 
obstruction syndrome that does not resolve after 3 months of treatment can cause death. 
 

TUMORS AND HEPATIC NODULES 
The  most  common  hepatic  neoplasms  are  metastatic  carcinomas,  with  colon,  lung,  and 
breast heading the list as sites of the primary tumor.  
Solitary or multiple benign hepatocellular nodules may develop in the liver. These include  
1. Focal nodular hyperplasia 
2. Macroregenerative nodules  
3. Dysplastic nodules 
Focal  nodular  hyperplasia
  is  localized,  well-demarcated  but  poorly  encapsulated  nodular 
regeneration.  It  consists  of  hyperplastic  hepatocyte  with  a  central  fibrous  scar.  (Fig.  6-18
The nodules appear in noncirrhotic livers in response to local vascular injury and may reach 
up  to  many  centimeters  in  diameter.  It  is  usually  an  incidental  finding,  most  commonly  in 
women of reproductive age. In about 20% of cases, focal nodular hyperplasia coexists with 
hepatic cavernous hemangiomas. 
Macroregenerative  nodules  appear  in  cirrhotic  livers  (Fig.  6-19).  They  are  larger  than 
surrounding  cirrhotic  nodules  but  do  not  display  atypical  features.  They  do  not  seem  to  be 
precursors of malignant lesions. 
Dysplastic nodules are lesions larger than 1 mm in diameter that appear in cirrhotic livers. 
Hepatocytes  in  dysplastic  nodules  and  in  smaller  lesions  called  dysplastic  foci  are  highly 
proliferative and show atypical features such as crowding and pleomorphism. The dysplastic 
features  can  be  of  low  or  high  grade.  High-grade  dysplastic  lesions  are  considered  to  be 
precursors of hepatocelluar cancers
.  
Benign Tumors 
Cavernous  hemangiomas
  (Fig.  6-20)  are  most  common  benign  lesions  of  the  liver  are. 
These well-circumscribed lesions consist of vascular channels and intervening stroma. They 
appear  as  discrete  red-blue, soft  nodules, usually  less  than  2  cm  in  diameter,  often  directly 
beneath the capsule. Their chief clinical significance is the importance of not mistaking them 
for  metastatic  tumors;  blind  percutaneous  needle  biopsy  may  cause  severe  intra-abdominal 
bleeding.  
Hepatic (liver cell) Adenoma 
usually occurs in women of childbearing age who have used 
oral contraceptive steroids, and it may regress on discontinuance of hormone use. The tumor 
is yellow-tan, well-demarcated nodules, up to 30 cm in diameter and is often located beneath 
the capsule (Fig. 6-21).  
It  is  composed  of  sheets  and  cords  of  cells  that  may  resemble  normal  hepatocytes  with 
prominent arteries and veins. Liver cell adenomas are significant for three reasons
1. May be mistaken for HCC 
2.  May  rupture,  particularly  during  pregnancy  causing  life-threatening  intra-abdominal 
hemorrhage 
3. With β-catenin mutations they carry a risk of cancerous transformation. 
 
 
 
 
 


background image

21 

 

Hepatocellular Carcinomas (HCC) 
The  incidence  (generally  5%  of  all  cancers)  varies  widely  in  different  areas  of  the  world. 
More  than  85%  of  cases  occur  in  countries  with  high  rates  of  chronic  HBV  infection  e.g. 
Asian and African countries in which HBV is transmitted vertically, and thus the carrier state 
starts  in  infancy.  Moreover,  many  of  these  populations  are  exposed  to  aflatoxin,  which, 
combined  with  HBV  infection,  increases  the  risk  of  HCC  development  by  more  than  200-
fold over noninfected, nonexposed populations. The peak incidence of HCC in these areas is 
between  20  and  40  years  of  age,  and  in  almost  50%  of  cases,  HCC  may  appear  in  the 
absence of cirrhosis
. In Western populations HCC is rare and seldom present before age 60, 
and  in  90%  of  cases  tumors  develop  in  cirrhotic  livers.  There  is  a  pronounced  male 
preponderance of HCC throughout the world. 
Pathogenesis 

  Three major etiologic associations have been established:  

1. Infection with HBV or HCV  
2. Alcoholic cirrhosis  
3. Aflatoxin exposure  

  Other assiciations include  

4. Hemochromatosis  
5. Hereditary tyrosinemia (40% of patients develop HCC)  

  Cirrhosis  seems  to  be  an  important,  but  not  essential  contributor  to  the  occurrence  of 

HCC. In most cases, HCC develops from high-grade dysplastic nodules. 

  Carcinogenesis is greatly enhanced in the presence of cell injury and replication, as occurs 

in chronic viral hepatitis.  HCV infection is the greatest risk factor; HCC in such patients 
occurs almost exclusively in the setting of cirrhosis. In certain regions of the world, such 
as China and South Africa, where HBV is endemic, there is also high exposure to dietary 
aflatoxins derived from the fungus Aspergillus flavus.  Aflatoxin can bind covalently with 
cellular  DNA  and  cause  a  mutation  in  p53.  Neither  HBV  nor  HCV  contains  oncogenes. 
The  carcinogenic  capacity  of  these  viruses  probably  relates  to  their  capacity  to  cause 
continuing  cell  death,  chronic  inflammation,  and  regeneration;  these  are  believed  to  be 
main contributors to DNA damage. 

  Autonomous  hepatocyte  replication  can  occur  by  over-expression  of  specific  cellular 

genes  (such  as  β-catenin),  mutation  of  the  tumor  suppressor  gene  p53,  methylation 
changes, and expression of growth factors.   

Gross features 

  There are three gross forms of HCC 

1. Unifocal, usually a massive tumor (Fig. 6-22 A
2. Multifocal i.e. made of variably sized nodules 
3. Diffusely infiltrative i.e. permeating widely and sometimes involving the entire liver  

  Particularly  in  the  latter  two  patterns,  it  may  be  difficult  to  distinguish  regenerative 

nodules of cirrhotic liver from nodules of neoplasm of similar size. The cancerous masses 
are usually yellow-white, punctuated sometimes by bile staining and areas of hemorrhage 
or necrosis.  

  All patterns of HCC have a strong propensity for invasion of vascular channels. Extensive 

intrahepatic  metastases  ensue,  and  occasionally  snakelike  masses  of  tumor  invade  the 


background image

22 

 

portal vein (with occlusion of the portal circulation) or inferior vena cava, extending even 
into the right side of the heart. 

Microscopic features (Fig. 6-22 B) 

  HCCs range from well-differentiated to poorly differentiated lesions. In well differentiated 

HCC the neoplastic hepatocytes are arranged in broad trabeculae, which are separated by 
sinusoids.  

  Central necrosis in the broad trabeculae may produce a pseudoglandular pattern.  

  Poorly  differentiated  tumors  are  composed  of  large  multinucleate  anaplastic  tumor  giant 

cells. 

  In the better differentiated variants, globules of bile may be found within the cytoplasm of 

cells and in pseudocanaliculi between cells.  

  Mallory bodies may be found within the cytoplasm of the neoplastic cells. 

  HCC displays scant connective tissue stroma (that is why it is soft in consistency

 
Fibrolamellar carcinoma
 is a distinctive clinicopathologic variant of HCC, in that  
- It occurs in young male and female adults (20-40 years of age) with equal incidence 
- It has no association with cirrhosis or other risk factors  
- It usually appears grossly as a single large, hard "scirrhous" tumor  
- Histologically it is composed of well-differentiated neoplastic hepatocytes growing in nests 
or cords and separated by thick fibrous lamellae around groups of tumor cells. (Fig. 6-23) 
In  patients  with  cirrhosis  a  rapid  increase  in  liver  size, sudden  worsening  of  ascites,  or  the 
appearance  of  bloody  ascites,  fever,  and  pain  call  attention  to  the  development  of  HCC. 
Laboratory studies are helpful but not diagnostic. Half of the patients have elevated levels of 
serum  α-fetoprotein.  However,  this  tumor  "marker"  lacks  specificity,  because  moderate 
elevations  are  also  encountered  in  other  conditions,  such  as  cirrhosis,  chronic  hepatitis, 
normal pregnancy, fetal death, fetal neural tube defects and gonadal germ cell tumors.  Very 
high levels (
>1000 ng/mL), however, are rarely encountered except in HCC. This marker is 
only  rarely  elevated  to  the  levels  considered  diagnostic  for  HCC.
  The  overall  prognosis  of 
HCC is poor, but it is significantly better for individuals who have a single tumor less than 2 
cm in diameter and good liver function. The median survival is 7 months. 
Metastatic tumors (Fig. 6-24) 
The following malignant tumors frequently involve the liver by direct extension

 

 

1. Gallbladder 
2. Extrahepatic bile ducts

 

 

3. Pancreas 
4. Stomach

 

 

The following carcinomas metastasize to the liver with regularly 
1. large bowel      
2. lung 
3. breast 
 
Sarcomas  of  soft  tissues  or  internal  organs  and  malignant  melanomas  also  frequently 
metastasize to this organ. 
 
 

4. Pancreas  
5. Kidney 
6. Stomach  

 


background image

23 

 

Gross features 
•  Most  metastatic  tumors  in  the  liver  form  discrete  masses  that  may  locally  elevate  the 

capsule. 

•  Central necrosis with umbilication occurs in the larger lesions  
•  metastases  are  very  rare  in  cirrhotic  livers;  whatever  the  reason  for  this  may  be 

(nonreceptive soil for the metastatic growth or simply the fact that most cirrhotic patients 
do  not  live  long  enough  to  develop  them),  the  conclusion  can  be  drawn  that  the  large 
majority of malignant tumors occurring in cirrhotic livers are primary. 

The microscopic picture reflects the features of the primary cancer. 
 

 
DISORDERS OF GALLBLADDER AND EXTRAHEPATIC BILIARY TRACT 

GALLBLADDER DISEASES 
Cholelithiasis (Gallstones) 
Gallstones trouble up to 20% of adult populations and are mainly of two types 
1. Cholesterol stones composed of crystalline cholesterol monohydrate (80%) 
2. Pigment stones composed predominantly of bilirubin calcium salts    (20%) 
Pathogenesis and Risk Factors   

  Bile is a major pathway for elimination of excess cholesterol from the body. Cholesterol 

is  rendered  water  soluble  through  mixing  with  bile  salts  and  lecithins  that  are  secreted 
into  bile.  When  cholesterol  concentrations  exceed  the  solubilizing  capacity  of  bile 
(supersaturation), cholesterol deposited as solid cholesterol crystals.  

  Cholesterol gallstone formation involves four concurrently occurring steps: 

 

1. Supersaturation of the bile with cholesterol 

       2. Establishment of a nidus by microprecipitates of calcium salts 
       3. Hypomobility of the gallbladder (stasis), which promotes nidus formation  
 

 4. Mucus hypersecretion to trap the crystals and thus enhancing their aggregation 

  The  presence  of  unconjugated  bilirubin  in  the  biliary  tree  increases  the  likelihood  of 

pigment stone formation. This occurs in hemolytic anemias and biliary tract infections. 
The precipitates are insoluble calcium bilirubinate salts. 

  The majority of individuals with gallstones (80%) have no identifying risk factors 

  Contributory risk factors include   

1. Age and gender: the incidence of gall stones increases with age in that only 5% of the 
population younger than age 40 but 25% of those older than 80 years develop stones. The 
prevalence in women is about twice as high as in men. 
2. Ethnic and geographic: gallstones are more prevalent in Western industrialized societies 
and uncommon in developing ones. 
3.  Heredity:
  family  history  imparts  increased  risk,  as  do  a  variety  of  inborn  errors  of 
metabolism such as those associated with impaired bile salt synthesis and secretion. 
4.  Environment:
  estrogenic  influences,  including  oral  contraceptives  and  pregnancy, 
increase  hepatic  cholesterol  uptake  and  synthesis,  leading  to  excess  biliary  secretion  of 
cholesterol.  
5. Obesity
rapid weight loss, and treatment with the hypocholesterolemic agent clofibrate 
are strongly associated with increased biliary cholesterol secretion.  


background image

24 

 

6.  Gallbladder  hypomotility  predisposes  to  gallstones.  It  is  associated  with  pregnancy, 
rapid  weight  loss,  and  spinal  cord  injury.  In  most  cases,  however,  the  hypomotility  is 
present without obvious cause. 
Pathologic features 
Pure cholesterol stones  
always formed within the gall bladder as pale to tan yellow, and 
are  ovoid  and  firm  (Fig.  6-25).  They  may  be  single  but  most  are  often  multiple.  In  the 
latter  instance,  they  assume  a  faceted  surface  from  apposition  to  one  another.  Most 
cholesterol stones are radiolucent, but 20%of them may have sufficient calcium carbonate 
to render them radiopaque.  
Pigment stones
 may arise anywhere in the biliary tree (gall bladder, intra- or extra-hepatic 
bile  ducts)  and  are  either  black  or  brown.  In  general,  black  pigment  stones  are  found  in 
sterile bile, while brown stones are found in infected bile. Black stones are usually small, 
present in large numbers (Fig. 6-26), and crumble easily. Brown stones tend to be single or 
few in number. Because of the incorporation of calcium carbonates and phosphates,  50% 
to 75%  of  black  stones  are  radiopaque
.  Brown  stones, which  contain  calcium  soaps, are 
radiolucent. 
Gallstones  are  asymptomatic  in  75%  of  the  cases.  Pain  is  the  principal  symptom  and  it 
tends  to  be  severe,  either  constant  or  "colicky"  from  an  obstructed  gallbladder  or  when 
small  gallstones  move  down-stream  and  lodge  in  the  biliary  tree.  Inflammation  of  the 
gallbladder, in association with stones, also generates pain.  
Complications of gall stones include  
1. Empyema  
2. Perforation  
3. Fistulae  
4. Cholongitis   
5. Obstructive cholestasis  
6. Pancreatitis 
It is the very small stones that are dangerous; the larger the calculi, the less likely they are 
to enter the cystic or common ducts to produce obstruction. Occasionally a large stone may 
erode  directly  into  an  adjacent  loop  of  small  bowel,  generating  intestinal  obstruction 
("gallstone ileus"). 
Cholecystitis

  

This may be acute, chronic, or acute superimposed on chronic, and almost always occurs 
in  association  with  gallstones.  Its  epidemiologic  distribution  closely  parallels  that  of 
gallstones.

 

 

Gross features  
Acute cholecystitis 
(Fig. 6-27) 

  The  gallbladder  is  usually  enlarged,  tense,  and  bright  red  or  blotchy,  violaceous  to 

green-black discoloration. The latter is due to subserosal hemorrhages.  

  The serosal covering is frequently covered by fibrin or suppurative exudate.  

  In 90% of cases stones are present, often obstructing the cystic duct.  

  The  gallbladder  lumen  is  filled  with  cloudy  or  turbid  bile  (contain  fibrin,  blood,  and 

frank pus). When the exudate is pure pus, the condition is referred to as empyema of the 
gallbladder
.  


background image

25 

 

  In mild cases the gallbladder wall is thickened, edematous, and hyperemic.  

  In  more  severe  cases  the  gallbladder  is  transformed  into  a  green-black  necrotic  organ, 

termed gangrenous cholecystitis.  

Microscopical features  

  The  inflammatory  reactions  consist  of  the  usual  patterns  of  acute  inflammation  (i.e., 

edema,  neutrophilic  infiltration,  vascular  congestion.  It  may  be  suppurative  with  frank 
abscess formation, or eventuates in gangrenous necrosis. 

Acute Calculous Cholecystitis refers to acute inflammation of a gallbladder that contains 
stones  and  is  precipitated  by  obstruction  of  the  gallbladder  neck  or  cystic  duct.  It  is  the 
most  common  major  complication  of  gallstones  and  the  most  common  reason  for 
emergency cholecystectomy. 
Initially  it  is  the  result  of  chemical  irritation  and  inflammation  of  the  gallbladder  wall  in 
the setting of obstruction to bile outflow. 
Acute Non-Calculous Cholecystitis 
Up to 10% of gallbladders removed for acute cholecystitis contain no gallstones. Most of 
these cases occur in seriously ill patients e.g. after severe trauma such as a major surgery, 
motor  vehicle  accidents,  severe  burns  as  well  as  sepsis.  In  such  cases  many  events  are 
thought  to  contribute  to  this  condition  such  dehydration,  gallbladder  stasis  and  sludging, 
vascular compromise, and, ultimately, bacterial contamination. 
 
Chronic  Cholecystitis  
may  be  the  sequel  to  repeated  bouts  of  acute  cholecystitis,  but  in 
most instances it develops de novo. Like acute cholecystitis it is almost always associated 
with  gallstones
  but  these  do  not  seem  to  have  a  direct  role  in  the  initiation  of 
inflammation.  Rather,  supersaturation  of  bile  predisposes  to  both  chronic  inflammation 
and, in most instances, stone formation. Microorganisms, usually  E. coli and enterococci, 
can be cultured from the bile in only about one-third of cases. 
Pathological features (Fig. 6-28

  The changes are extremely variable and sometimes minimal.  

  The  mere  presence  of  stones  within  the  gallbladder,  even  in  the  absence  of  acute 

inflammation, is often taken as sufficient justification for the diagnosis.  

  The gallbladder may be contracted, of normal size, or enlarged.  

  The submucosa and subserosa are often thickened from fibrosis.  

  In  the  absence  of  superimposed  acute  cholecystitis,  mural  lymphocytes  are  the  only 

feature of inflammation. 

 

DISORDERS OF EXTRAHEPATIC BILE DUCTS 

Choledocholithiasis and Cholangitis

 

are

 

frequently seen together. Choledocholithiasis is 

the presence of stones within the biliary tree. Almost all these stones are derived from the 
gallbladder.  Symptoms  are  absent  in  10%  of  the  cases,  but  when  occur  they  are  due  to  
biliary  obstruction  or  its  sequele  such  as  pancreatitis,  cholangitis,  hepatic  abscess, 
secondary biliary cirrhosis, or acute calculous cholecystitis. 
Cholangitis  refers  to  acute  mostly  bacterial  inflammation  of  the  wall  of  bile  ducts. Most 
cases  are  due  to  obstruction  bile  flow,  mostly  by  choledocholithiasis.  However,  surgical 
reconstruction  of  the  biliary  tree  is  also  a  recognized  cause.  Uncommon  causes  include 
tumors,  indwelling  stents  or  catheters,  acute  pancreatitis,  and  benign  strictures.  Bacteria 


background image

26 

 

most  likely  enter  the  biliary  tract  through  the  sphincter  of  Oddi,  rather  than  by  the 
hematogenous route. Ascending cholangitis refers to the tendency of bacteria, once within 
the  biliary  tree,  to  infect  intrahepatic  biliary  ducts.  The  usual  pathogens  are  E.  coli, 
Klebsiella, Clostridium, Bacteroides,
 etc.

 

Charcot's triad (pain, jaundice and fever) is the 

most common mode of presentation.

 

 

The most severe form of cholangitis is suppurative cholangitis, in which purulent bile fills 
and distends bile ducts, with an attendant risk of liver abscess formation. 
Secondary Biliary Cirrhosis 
Prolonged obstruction of the extrahepatic biliary tree results in secondary biliary cirrhosis. 
Causes include 
1. Extrahepatic cholelithiasis (the most common cause) 
2. Malignancies of the biliary tree and head of the pancreas 
3. Strictures resulting from previous surgical procedures  
4. Biliary atresia 
The initial morphologic features of cholestasis are entirely reversible with correction of the 
obstruction. However, secondary  inflammation  resulting  from  biliary  obstruction initiates 
periportal  fibrogenesis,  which  eventually  leads  to  scarring  and  nodule  formation, 
generating  secondary  biliary  cirrhosis.  Subtotal  obstruction  may  promote  ascending 
cholangitis, which further contributes to the damage. Enteric organisms such as coliforms 
and enterococci are common offenders. 
Biliary Atresia is a major cause of neonatal cholestasis (30%). Biliary atresia is defined as 
complete obstruction of bile flow caused by destruction or absence of all or part of the 
extrahepatic bile ducts
.
 It is  the  most  frequent  cause of death  from  liver disease  in  early 
childhood. The salient features of biliary atresia include 
1.  Inflammatory  fibrosing  stricture  of  extrahepatic  biliary  tree  (hepatic  or  common  bile 
ducts) 
2. Inflammatory destruction of the major intrahepatic bile ducts 
3. Features of biliary obstruction on liver biopsy  
4. Periportal fibrosis and cirrhosis within 3 to 6 months of birth 
Laboratory  findings  do  not  distinguish  between  biliary  atresia  and  intrahepatic 
cholestasis, but a liver biopsy provides evidence of bile duct obstruction in 90% of cases of 
biliary atresia.
 Without surgical intervention, death usually occurs within 2 years of birth. 

 

TUMORS 
Carcinoma of the Gallbladder

 

is the most frequent malignant tumor of the biliary tract. It 

occurs  most  frequently  in  the  age  group  60-70  years.  The  mean  5-year  survival  is  5% 
because it is rarely discovered at a resectable stage. Gallstones are present in about 75% of 
the cases. Presumably, gallbladders containing stones or infectious agents develop cancer 
as  a  result  of  recurrent  trauma  and  chronic  inflammation.  The  presence  of  abnormal 
choledocho-pancreatic duct junction is considered to be a risk factor. 
Gross features 

 

The cancer is either exophytic (fungating) or infiltrative growth. 

 

 

The infiltrative pattern, which is the more common, usually appears as a poorly-defined 
area of thickening and induration of part or whole of gall bladder wall.

 


background image

27 

 

 

The exophytic pattern grows into the lumen as cauliflower mass, but at the same time it 
invades the underlying wall (Fig. 6-29).

 

Microscopic features 

 

 

Well- to poorly-differentiated infiltrative adenocarcinomas that is sometimes papillary.

 

By  the  time  gallbladder  cancers  are  discovered,  most  have  invaded  the  liver  directly  and 
many  have  extended  to  the  cystic  duct  and  adjacent  bile  ducts  and  lymph  nodes  at  the 
portahepatis.

 

Preoperative diagnosis of gall bladder carcinoma is seen in only a 20% of  the cases. The 
fortunate person develops early obstruction and acute cholecystitis before extension of the 
tumor  into  adjacent  structures  or  undergoes  cholecystectomy  for  coexistent  symptomatic 
gallstones.  Preoperative  diagnosis  rests  largely  on  detection  of  gallstones  along  with 
abnormalities in the gallbladder wall documented by imaging studies.

 

Cholangiocarcinomas

 

are  adenocarcinomas  arising  from  cholangiocytes  (epithelial  cells 

lining) in bile ducts within and outside of the liver. Extrahepatic cholangiocarcinomas (2/3 
of  the  cases)  may  develop  at  the  hilum  (Klatskin  tumors)  or  more  distally  in  the  biliary 
tree, down to the peripancreatic portion of the distal common bile duct. They occur mostly 
in individuals 50 to 70 years of age. The prognosis of cholangiocarcinomas is poor because 
they are generally asymptomatic until late, and most patients have unresectable tumors.  
Risk factors include  
1. Primary sclerosing cholangitis  
2. Fibrocystic diseases of the biliary tree  
3. Exposure to Thorotrast
 (which is no longer used in radiography of the biliary tree). 
Pathological features (Fig. 6-30). 

  Due  to  early  development  of  obstructive  jaundice,  these  tumors  are  detected  as  small 

firm, gray nodules within the bile duct wall. Alternatively, they are diffusely infiltrative 
lesions that create thickening of the wall. 

  These  adenocarcinomas  are  generally  well-differentiated  with  an  abundant  fibrous 

stroma  

  Cholangiocarcinomas  may  spread  to  extrahepatic  sites  such  as  regional  lymph  nodes, 

lungs, & bones. 

Mean survival time is around 12 months. 

 
 
 
THE EXOCRINE PANCREAS 

CONGENITAL ANOMALIES 
Pancreas  divisum
  is  the  most  common  clinically  significant  congenital  anomaly  resulting 
from  failure  of  fusion  of  pancreatic  ducts.  This  leads  to  the  main  pancreatic  duct  draining 
only a small portion of the head, while the bulk of the pancreas drains through a minor duct. 
This  creates  a  state  of  inadequate  drainage  for  the  bulky  pancreatic  secretions  thus 
predisposes to chronic pancreatitis.

 

Annular pancreas results from abnormal pancreatic fusion due to failure of ventral bud to 
rotate properly; head of pancreas encircles duodenum as a collar and may constrict lumen 
completely. It can lead to duodenal obstruction. 


background image

28 

 

Ectopic Pancreas is uncommon; favored sites are the stomach and duodenum. The ectopic 
tissue is small and submucosal in location. It can cause localized inflammation, or mucosal 
bleeding. 

 

Congenital cysts: the kidney, liver, and pancreas can all contain cysts ( polycystic disease).  
PANCREATITIS 
Acute Pancreatitis

 

is relatively common in developed countries. Causes implicated include  

1. Gallstones and excessive alcohol intake; these are the main offenders. 
2. Non-gallstone obstruction of the pancreatic ducts e.g. by periampullary tumors 
3. Medications as with thiazide & frusemide diuretics  
4. Trauma, both blunt and iatrogenic during surgery or endoscopy  
5. Others such as metabolic disorders, ischemia and infections as with mumps 
In up to 20% of patients there is no identifiable cause (idiopathic pancreatitis).

 

Gross features (Fig. 6-31) 

  In  milder  forms  there  is  edema  &  congestion  of  the  organ  with  foci  of  fat  necrosis.  Fat 

necrosis  results  from  enzymatic  destruction  of  fat  cells;  the  released  fatty  acids  combine 
with  calcium  to  form  insoluble  salts  that  precipitate  locally  and  appear  as  yellow-white 
chalky deposits within & outside the pancreas e.g. in the omentum and mesentery.  

  The peritoneal cavity contains a brown-tinged fluid with fat globules.  

  In the most severe forms there is extensive parenchymal necrosis accompanied by diffuse 

hemorrhage.  

Microscopical features  

  These parallel the gross changes of edema, acute inflammation, and focal fat necrosis.  

  In  more  severe  forms,  necrosis  involves  all  tissue  constituents  including  islets  of 

Langerhans 

  Vascular damage causes hemorrhage into the parenchyma of the pancreas. 

Pathogenesis 

  The  microscopic  changes  favor  autodigestion  of  the  pancreatic  substance  by  activated 

pancreatic  enzymes.  Trypsin  seems  to  have  a  central  role  because  it  can  activate  other 
enzymes  (e.g.  phospholipases  and  elastases)  that  can  participate  in  the  process  of 
autodigestion.  Trypsin  can  also  leads  to  activation  of  the  kinin  system  &  factor  XII  and 
thus the clotting and complement systems.  

  Pancreatic  duct  obstruction  causes  an  increase  in  intraductal  pressure,  thus  allowing 

accumulation of  an  enzyme-rich interstitial  fluid that causes tissue  injury.  Edema  further 
compromises  local  blood  flow,  causing  vascular  insufficiency  and  ischemic  injury  to 
acinar cells.  

  The  role  of  alcohol  as  a  cause  of  pancreatitis  is  still  unknown,  proposed  mechanisms 

include contraction of the sphincter of Oddi and direct toxic effects on acinar cells. 

  Inherited  mutations  in  genes  important  for  normal  pancreatic  exocrine  function  are 

investigated. 

Laboratory  findings  include  markedly  elevated  serum  amylase  during  the  first  24  hours, 
followed  (within  3-4  days)  by  rising  serum  lipase  levels.  Hypocalcemia  can  result  from 
precipitation  of  calcium  in  the  extensive  areas  of  fat  necrosis.  The  enlarged  inflamed 
pancreas can be visualized by CT or MRI. Although most individuals with acute pancreatitis 
eventually  recover,  some  die  from  shock;  ARDS  and  acute  renal  failure.  In  those  who 
survive complications include pancreatic abscesses or pancreatic pseudocysts


background image

29 

 

Pancreatic  Pseudocyst

 

is  the  most  common  cystic  lesion  of  the  pancreas  and  a  common 

complication of acute pancreatitis. Liquefied necrotic pancreatic tissues become surrounded 
by  fibrous  tissue  wall  to  form  a  cystic  space,  lacking  an  epithelial  lining  ("pseudo"). 
Drainage  of  pancreatic  secretions  into  this  space  over  months  to  years  (from  damaged 
pancreatic ducts) can cause massive enlargement of the cyst (up to 30 cm in diameter). They 
can become secondarily infected, and larger pseudocysts can compress or even perforate into 
adjacent  structures.  It  is  commonly  attached  to  the  surface  of  the  gland  and  may  involve 
peripancreatic tissues. (Fig. 6-32
Chronic  Pancreatitis

 

is  characterized  by  longstanding  inflammation  and  fibrosis  with 

destruction of the exocrine pancreas; in the late stages, the islets are also lost. 
Causes of chronic pancreatitis include  
1. Chronic alcoholism (the most common cause).  
2. Long-standing pancreatic duct obstruction
 (e.g., by pseudocysts, calculi, neoplasms) 
3. Tropical pancreatitis: 
seen in Africa and Asia, and attributed to malnutrition 
4. Hereditary pancreatitis
 due to mutations of genes, some encoding trypsin inhibitor.  
5. Cystic fibrosis 
In  some  cases there is  no  obvious  cause  (idiopathic);  
as  with  acute  pancreatitis, a growing 
number  of  these  cases  are  associated  with  inherited  mutations  in  genes  concerned  with 
normal pancreatic exocrine function.

 

Gross  features:  the  gland  is  hard,  sometimes  with  extremely  dilated  ducts  and  visible 
calcifications  
Microscopic features 
(Fig. 6-33) 

  Parenchymal fibrosis, reduced number and size of acini, and variable dilation of the ducts.  

  A chronic inflammatory infiltrate around remaining lobules and ducts.  

  Islets of Langerhans are relatively spared but eventually they disappear.  

Pathogenesis  
This is still not established with certainity.  However, several hypotheses are proposed: 
1.  Ductal  obstruction  by  concretions:  alcohol  increases  the  protein  concentration  of 
pancreatic secretions; these can form ductal plugs. 
2. Toxic:
 alcohol can exert a direct toxic effect on acinar cells leading to their destruction 
3. Oxidative stress 
induced by alcohol generates free radicals in acinar cells, which lead to 
fusion of lysosomes and zymogen granules with resulting acinar cell necrosis, inflammation, 
and fibrosis.  
4. Necrosis-fibrosis due to recurrent episodes of acute pancreatitis  
Chronic  pancreatitis  can  present  with  repeated  bouts  of  jaundice,  persistent  or  recurrent 
abdominal and back pain. It may be entirely silent until pancreatic insufficiency and diabetes 
develop.  
Chronic pancreatitis may present as attacks of abdominal pain with some elevation of serum 
amylase. Gallstone-induced obstruction may cause jaundice &/or elevation in serum alkaline 
phosphatase. A helpful finding is visualization of calcifications within the pancreas by CT or 
ultrasonography.  Weight  loss  and  hypoalbuminemia  with  edema  from  malabsorption  can 
also occur.  
 
 
 


background image

30 

 

PANCREATIC NEOPLASMS 
Cystic Neoplasms 
Some  of  these  are  entirely  benign  (e.g.,  serous  cystadenoma);  others,  such  as  mucinous 
cystic neoplasms, can be benign but frequently have malignant potential. 
Pancreatic Carcinoma

 

has a very poor prognosis in that the 5-year survival rate is less than 

5%. 
Pathogenesis: like all cancers, it arises as a consequence of inherited and acquired mutations 
in  cancer-associated  genes.  There  is  a  progressive  accumulation  of  genetic  changes  in 
pancreatic  epithelium  as  it  proceeds  from  non-neoplastic,  to  noninvasive  lesions  in  small 
ducts  and  ductules,  to  invasive  carcinoma.  Antecedent  lesions  are  called  "pancreatic 
intraepithelial neoplasias
" (PanINs). They are often found adjacent to infiltrating carcinomas 
and  share  with  the  latter  a  number  of  the  same  genetic  mutations.  The  more  common 
molecular  alterations  in  pancreatic  carcinogenesis  affect  K-RAS  (oncogene),  and  the  tumor 
suppressor genes p16, SMAD4, and p53
.  
Carcinoma is primarily a disease of the elderly (60 and 80 years). Smoking has the strongest 
environmental influence. Chronic pancreatitis and diabetes mellitus are also associated with 
an  increased  risk.  Familial  clustering  of  pancreatic  cancer  has  been  reported,  and  familial 
pancreatitis
  (related  to  mutations  in  a  trypsinogen  gene)  is  associated  with  up  to  80-fold 
increased risk. 
Gross features (Fig. 6-34) 

  The  head  is  most  commonly  involved  (60%),  whereas  the  tail  is  the  least  common  site 

(5%) 

  The cancer is usually hard, gray-white, poorly defined mass.  

  Most carcinomas of the head obstruct the distal common bile duct leading to distention of 

the biliary tree, and obstructive jaundice.  

  In marked contrast, carcinomas of the body and tail do not interrupt the biliary tract and 

hence  remain  silent  for  some  time.  They  may  be  quite  large  and  widely  disseminated  by 
the time of the diagnosis.
 

  The regional lymph nodes & the liver are often involved by metastases as are the lungs & 

bones. 

Microscopical features 

  Most carcinomas are ductal adenocarcinomas .   

  Two features are characteristic of pancreatic cancer:  

1.  It  is  highly  invasive;  even  in  the  early  stages,  thus  infiltrates  peripancreatic  tissues 

extensively 

2. It elicits an intense fibroblastic (desmoplastic) response

 

Perineural and lymphatic invasions are commonly seen.

 

Migratory  thrombophlebitis  (Trousseau  syndrome)  occurs  in  about  10%  of  patients. 
Endoscopic  ultrasonography  and  CT,  are  helpful  in  diagnosis  and  in  performing  guided 
percutaneous needle biopsy.

 

 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 217 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