Las referencias histopatológicas identificadas, a pesar de existir cierta controversia, están representadas por las alteraciones a nivel de la cortical del hueso, donde se observa un aumento progresivo de la actividad de los osteoblastos en el lugar de la lesión ósea con ausencia de osteoclastos, los cuales reaparecen tras el tratamiento glucocorticoideo. 

En los músculos de los pacientes afectados se observa un adelgazamiento de las paredes de los vasos sanguíneos y cambios miopáticos que incluyen atrofia de las fibras tipo II.

Recientemente se han publicado 2 casos (madre e hijo) de síndrome de Camurati-Engelmann donde se detectan cambios histopatológicos de osteomalacia en la biopsia, que parece estar relacionada con la mutación añadida del gen que codifica el RANK ligando.
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