PHAR 1203 Integrated Basic Health Sciences   Semester I September to December 2010 (10 weeks)  Contents Introduction .................................................................................................................................... 2 Course Development Committee and Resource Personnel ........................................................... 3 Course Assessment ......................................................................................................................... 4 Course Objectives ........................................................................................................................... 5 Cell and Cell Biology ...................................................................................................................... 10 Problem 1 ‐ Calming the Nerve ................................................................................................. 10 Problem 2 ‐ Defective Haemoglobin ......................................................................................... 11 

Cardiovascular System .................................................................................................................. 12 Problem 3 – Low Flow … ........................................................................................................... 12 Problem 4 ‐ …Leading to No Flow ............................................................................................. 13 

Respiratory System ....................................................................................................................... 14 Problem 5 – Got a Smoke, Anyone? ......................................................................................... 14 Problem 6 ‐ Short Breath in a Tall Man .................................................................................... 15 

Renal System ................................................................................................................................. 16 Problem 7 – Stressed Out ......................................................................................................... 16 Problem 8 ‐ A Case of Sore Throat and Back ............................................................................ 17 

Textbooks ...................................................................................................................................... 18 Multimedia Resources .................................................................................................................. 19 Websites ....................................................................................................................................... 21  

   

Introduction  The study of Basic Health Sciences, including Anatomy, Physiology, Biochemistry and Community Health, is important for building a strong foundation of knowledge of natural drugs and their actions within the body and also further understanding of pathophysiology of diseases involving various organ systems in the body.  These basic medical sciences are taught in an integrated approach, covering various topics such as cell and cell biology, tissues, and organ systems and areas like central and peripheral nervous system, digestion and metabolism, cardiovascular and renal, respiration, endocrines and reproduction and muscles, bones and joints. The course also includes community health aspects involving public health, primary care and epidemiology of diseases related to various organ systems. 

   

Course Development Committee and Resource Personnel  Name                    Tel. Ext.  Ms. Camille Mitchell        Anatomy      5005 Dr. Junette Mohan        Physiology      4755 Dr. Brian Cockburn        Biochemistry       Mr. Roy David Dalrymple      Community Health Dr. VV Gouripur        Pharmacology     5001 

   

Course Assessment Format              Marks  PBL Evaluation                 5 marks MCQ                              15 marks  Course Assessment Mark of first term (Total) (Total)‐             20 marks (20%) 

   

Course Objectives  1. CELL AND CELL BIOLOGY  ANATOMY OBJECTIVES 

1. Describe planes of reference used to locate structures within the body. 2. Define with examples directional terms for human body. 3. List regions of the body. 4. Identify the various organs in the body. 5. Describe the types, composition/components and functions of various body 

membranes. 6. Describe the structure of the eukaryotic cell and describe the structures and functions of 

organelles in general. 7. Describe the composition and structures of cell membrane. Relate its structure to the 

functions it performs. 8. List the stages of mitosis and discuss the events of each stage. 9. Discuss the significance of mitosis. 10. List the four principal tissue types. Briefly describe the functions of each type. 11. Describe types, composition/components distribution, functions and modifications of 

epithelia. 12. Define gland. Compare and contrast various types of glands in the body. 13. List the basic types of connective tissues. Describe the structure, functions and locations 

of each. 14. Describe the structure, location and functions of the four types of muscular tissue. 15. Describe the basic characteristics, components and functions of nervous tissue. 16. Distinguish between neurons neuroglia in terms of structure, function and location. 17. Describe the capacitation of spermatozoa. Describe the site and the process involved in 

fertilization up to morula stage. 18. Describe embryogenesis, foetogenesis including organogenesis. 19. Describe blood cells, their morphological features and properties. 20. Describe the lymphatic system. Explain its structure functional significance and describe 

the lymphatic pathway in brief. 21. Describe the microscopic structure of the skin and its appendages.  

PHYSIOLOGY OBJECTIVES  1. Describe functional organization of the body and membrane transport systems of 

human body. 2. Describe the electrical properties of resting cells. 3. Describe the transmission of electrical signals along nerve and muscles. 

 BIOCHEMISTRY OBJECTIVES  

1. Define carbohydrates and classify with examples for each class. 

   

2. briefly discuss isomerism with examples on a. stereoisomerism b. anomerism 

3. Discuss mutarotation. 4. Briefly discuss the structure of starch and glycogen. 5. Explain the mucopolysachchrides with examples. 6. Understand the functions of carbohydrates. 7. What are lipids?  

PUBLIC CARE AND PRIMARY HEALTH OBJECTIVES 1. What is epidemiology? 2. Describe in brief biological, environmental and social determinants of health. 

 2. CIRCULATORY SYSTEM  

 ANATOMY OBJECTIVES 

1. Describe the components of circulatory system. i) CVS    ii) Lymphatic system 

2. List different types of formed elements of blood and describe their appearances. 3. Describe the gross anatomy of the heart. 4. Describe the structure and functions of three layers of heart wall. 5. Describe the chambers and valves of heart. 6. Describe flow of blood through the heart. Distinguish between pulmonary and systemic 

circulations. 7. Describe conducting system of the heart. Explain its structure and location. Trace the 

path of impulse conduction. 8. Describe the structure and functions of vascular tree. 9. In the form of flow chart, list arterial branches of ascending aorta and aortic arch. 10. Describe the arterial pathways that supply upper extremity. 11. Describe the major arteries serving thorax, abdomen, upper and lower extremity. 12. Describe the venous drainage of thorax, lower extremities and abdominal legion. 13. Describe fetal circulation to and from the placenta. 14. Describe the general location, histological structure and functions of lymph nodes and 

lymphoid organs.  15. Briefly describe the development of the heart. Demonstration of heart and major blood vessels in the wet specimen  

PHYSIOLOGY OBJECTIVES  1. Distinguish the three types of cardiac muscle cells and their functions. 2. Describe the generation of action potentials in the normal heart and the ionic basis for 

myogenic rythmicity (automaticity). 3. Sketch the action potentials of pacemaker, Purkinje and contractile cardiac cell, 

describing the phases and the ionic bases for these. 

   

4. Discuss the sequence and time course of conduction of the cardiac action potential through the normal heart. 

5. Explain the origin of the ECG. 6. Sketch the normal ECG and know the events which give rise to its various components. 7. Briefly describe the differences between ECG recordings obtained using different lead 

arrangements (chest, limb or augmented limb). 8. Describe the behavior of the heart as a muscle, including the excitation‐contraction 

coupling and its ability to contract isometrically or isotonically. 9. Discuss after load and preload in terms of heart function (i.e. in terms of arterial 

pressure and end‐diastolic volume). 10. Define the relationship between cardiac output, stroke volume and heart rate. 11. Discuss the factors which affect heart rate and the ionic basis for a change in heart rate. 12. State the determinants of stroke volume. 13. Give an account of the factors (intrinsic and extrinsic) which can alter the cardiac 

output. 14. Explain the relationship between cardiac output, total peripheral resistance and blood 

pressure. 15. List the determinants of resistance in a blood vessel. 16. Define arterial pressure and describe methods for its measurement. 17. Give an overview of the mechanisms involved in the control of arterial pressure (long 

and short terms). 18. Give an account of the neural reflex loops for short term control of blood pressure 

(including the cardiovascular control centres). 19. Classify the various groups of baroreceptors and be aware of their relative importance 

in short term blood pressure control. 20. Explain how the characteristics of the baroreceptors. Underline their role as short term 

controllers of blood pressure. 21. Discuss the various other inputs to the pressure control system (e.g. chemoreceptors, 

higher centres, nociceptors), and know their relative importance. 22. Discuss the role of the hypothalamus in blood pressure control. 23. Discuss the role of the kidney in blood pressure control. 24. Describe Erytheopyosis. 25. Describe the role of nutrients and growth factors and other substances for 

erythropiosis. 26. Describe physiology of coagulation cascade fibrinolysis and thrombus formation. 27. Describe types of hemoglobin and abnormalities of hemoglobin production. 28. Describe the functions of hemoglobin. 29. Describe the physiological significance of blood groups (A, B, O and Rh groups). 30. Describe the blood transfusion reactions.  

BIOCHEMISTRY OBJECTIVES  1. Classify lipoproteins and give the basis for their classification. 2. Briefly discuss the composition and function of each lipoprotein. 3. What is atherosclerosis and know its etiology. 

   

 PUBLIC CARE AND PRIMARY HEALTH OBJECTIVES 

1. Describe the epidemiology of coronary heart disease and atherosclerosis, control and prevention. 

2. Describe an effective Primary Health Care approach to the prevention of major cardiovascular diseases. 

3. Discuss the broad goals of public health strategies, policies and plans including: i) Improve the National pattern of physical activity. ii) Reduced numbers of obese in the population iii) Reduced levels of blood lipids iv) Increased hypertension detection, control and prevention v) Reduced cigarette smoking 

 3. RESPIRATION 

 ANATOMY OBJECTIVES 

1. Identify the organs of respiratory system. 2. List the types of epithelial tissue that characterize each region of the respiratory tract. 3. Identify the boundaries of nasal cavity and discuss the relationship of para nasal sinuses 

to the respiratory system. 4. Describe the structure of respiratory division of lungs and explain how its structure aids 

in gas exchange. 5. Compare the right and left lungs. 6. Describe the mediastinum, its subdivision and contents.  7. Describe the organization of the pleural membrane. Demonstration of the organs of the respiration system in the wet specimen 

 PHYSIOLOGY OBJECTIVES  

1. Explain the difference between breathing, ventilation and respiration. 2. List various lung volumes and capacities. 3. Describe how pulmonary function tests help in the diagnosis of lung disorders. 4. Draw a diagram of spirogram indicating the lung volume and capacities. 5. Describe the physiological significance of residual volume and RV/TLC ratio. 6. Discuss airway resistance, lung compliance, surface tension in terms of factors affecting 

them and their effect on work of breathing. 7. Outline major immune defenses in upper and lower respiratory tract. 8. Explain in outline the chemical control of breathing. 9. Describe the neural pathways involved in breathing using diagram to illustrate various 

respiratory centres, feedback loops. 10. Describe abnormal patterns of breathing. 11. Describe location of peripheral and central structures involved in control of breathing 

and outline their roles.  

BIOCHEMISTRY OBJECTIVES  

   

1. Discuss the factors which influence oxygen binding by hemoglobin and explain how exchange of gases is regulated. 

2. Describe the organizational structure of electron transport chain. 3. Discuss relevance of oxidative phosphorylation to life of cells. 4. Discuss significance of disruption of oxidative phosphorylation by inhibitors, uncouplers 

and physical methods.  PUBLIC CARE AND PRIMARY HEALTH OBJECTIVES 

1. Outline the health issues involved in asthma and its prevention. 2. Discuss the effects of active and passive smoke and issues involved in smoking in the 

home and work environment. 3. Describe the public health concerns with respect to environmental pollutants. 

 4. RENAL/ URINARY SYSTEM 

 ANATOMY OBJECTIVES  

1. List the components of the renal system. 2. Describe briefly the gross anatomy of kidneys. 3. Describe briefly the gross anatomy of ureter and the lower urinary tract. 4. Discuss the histology of kidney with special reference to the nephron and distinguish the 

different regions the renal tubule. 5. Describe the blood supply of the kidneys.  

Demonstration of the organs of the renal system in the wet specimen  PHYSIOLOGY OBJECTIVES  

1. Describe the major fluid compartments of the body and percentage of body fluids in each compartment. 

2. Discuss the factors which regulate body water. 3. Explain the mechanism of urine formation and urine concentration. 4. Describe the transport processes in the kidney which are involved in the maintenance of 

water and electrolyte balance. 5. Describe the role of kidney in regulation of acid base balance. 6. Define a diuretic drug and list diuretic drugs. 7. Describe role of kidney in blood pressure control. 

 BIOCHEMISTRY OBJECTIVES  

1. Describe the biochemical basis of kidney stone formation and the dietary factors which influence this process. 

2. Describe the processes by which blood levels of urea, ammonia, HCO3 and H ion are regulated by kidneys. 

   

   

Cell and Cell Biology 

Problem 1 ­ Calming the Nerve  A  novel  compound  was  being  tested  for  its  effect  on  a  nerve  preparation.  Intracellular recordings  showed expected  changes  in membrane potentials  following  changes  in  the  ionic composition of  the extracellular  fluid. After application of  the novel compound  the nerve no longer generated an action potential when stimulated.  

   

   

Problem 2 ­ Defective Haemoglobin  At  a  consultation,  the  physician  of  ten  year  old  Jennifer  told  her  parents  that  one  of  the proteins in the daughter’s blood cells was defective. He said that sophisticated techniques had demonstrated that the defect involved only one of the hundreds of amino acid building blocks found in a particular protein called haemoglobin. Unfortunately, he said, this single substitution does have a profound effect on the performance of red blood cells.  

   

Cardiovascular System 

Problem 3 – Low Flow …  Mr. M  is a 57 year old public servant who smokes 40 cigarettes per day and prefers a diet of fried  foods and  lots of meat.   He has a history of  ischemic heart disease and has complained recently of indigestion, with brief episodes of epigastric pain.  At a recent doctor’s visit, on the basis of an abnormal ECG pattern, the doctor advised that he suspected advanced atheroma of the left coronary artery and that he might have to have an angioplasty but first referred him for coronary  angiogram.    Unfortunately,  before  the  angiogram  could  be  done, Mr. M  suffered severe chest pain and was rushed to the hospital where an ECG was immediately attached and blood was taken for determination of serum enzymes and other cardiac markers.     

   

Problem 4 ­ …Leading to No Flow  Since  his  heart  attack  last  year, Mr. M  has  had  to  keep  regular  doctors  visits. He  has  now become breathless on exertion. His  lipid profile shows  that he has hypercholesterolemia.   He has  now  become  breathless  on  exertion. Mr. M  presents  to  your  pharmacy  adjacent  to  his physicians  office  to  obtain  a  refill  of  his  prescription  of  diuretic  (furosemide).    His  doctor requested lipid profile test revealed the following results:             

Cholesterol  297 mg/dl  170 ‐ 200 Triglycerides  141 mg/dl  40 ‐ 160 Direct HDLC  47 mg/dl  40 ‐ 60 

VLDL  28 mg/dl  20 ‐ 40 LDL  222 mg/dl  60 ‐130 

   

Respiratory System 

Problem 5 – Got a Smoke, Anyone?  Forty‐ year old Shirley, presented to her doctor with dyspnea on exertion.   Her breathing was through pursed  lips and she had a cough productive of  thick sputum. She had been smoking heavily  since  age  18  years.    Physical  examination  showed  an  over‐expanded  chest,  reduced diaphragm  movement  and  increased  use  of  the  accessory  muscles  of  respiration.    Her investigations showed increased total lung capacity and residual volume.  Her airway resistance (Raw) was above the normal of 2.4 cm H20/L/sec and her PaO2 was decreased.   A chest X‐ray confirmed  the hyperinflation of  the  lungs and a  lowered diaphragm.   Based on  these  results, the  doctor  advised  her  to  have  her  alpha  1  –  antitrypsin  level  measured  and  an  annual pulmonary function test to include measurement of compliance, airway resistance and work of breathing.  

   

   

Problem 6 ­ Short Breath in a Tall Man  Dwight Y, a 25 year‐old, 180 cm tall, hospital worker, experienced dyspnea, wheezing, tightness of the chest and coughing while playing football yesterday evening. He visited his doctor who learnt  that  Dwight  had  started  to  experience  chest  tightness  about  2 weeks  ago when  his cousins visited him  from England. The doctor also  learnt that his cousins smoked heavily, but that Dwight did not smoke.   On  examination,  the  doctor  confirmed  the  presence  of  prolonged  expiratory wheezing,  and found cyanotic nail beds, tachypnea, chest hyperexpansion and scattered coarse crackles. In the doctor’s office, he was asked to perform a single forced expiration using a spirometer which he repeated after he was given an  inhaled bronchodilator and to exhale  into a peak  flow meter.  The doctor also requested a blood test and chest X‐ray. While getting these tests done, Dwight wondered what  treatment  the doctor would  recommend  and whether  the doctor might  tell him  that he could not continue playing  football. The  results of  the  tests done  in  the doctor’s office and in the laboratory were as follows:     Baseline Spirometry & Peak Flow Metre 

Results  

Laboratory Results 

Forced Vital Capacity 

 4.5 L  Hb (g/dl)  16.5 

Forced Expiratory Volume in 1 second 

 2.2 L  PaO2 (mm Hg)  60 

Peak Expiratory Flow Rate 

 200 L/min  PaCO2  (mm Hg)  50 

Spirometry Results after Bronchodilation  O2 saturation (%)  90 Forced Vital Capacity 

 4.7 L     

Forced Expiratory Volume in 1 second 

 2.8 L     

    

   

Renal System 

Problem 7 – Stressed Out  Michael  is  a  CEO  of  one  of  the  major  hospitals  in  Trinidad.    He  has  had  uncontrolled hypertension  for  the  past  10  years,  and  has  recently  noticed  puffiness  around  his  face  and ankles, shortness of breath and fatigue.  His blood pressure was 190/115.  His doctor requested tests which revealed the following results:  BUN : 50 mmol/L  Na + : 141 mmol/LCreatinine : 450 µmol/L  K+ : 4.8 mmol/LHb : 8.5 g/dL  Ca 2+ :1.8 mmol/L There was proteinuria on urinalysis.     

   

Problem 8 ­ A Case of Sore Throat and Back Seven year old Carlos was kept home from school because he complained of a sore throat and had a  slight  fever. About 3 weeks  later, his mother noticed  that his  face, abdomen and  legs were  swollen  and  was  not  interested  in  playing  with  his  friends.    She  took  Carlos  to  the paediatrician who took a throat swab for culturing, and a blood sample and a urine sample, for laboratory analyses.  The analysis of the blood sample revealed:  BUN:     12.0 mmol/L    Uric acid:  0.60 mmol/L  Creatinine:   150 µmol/L    HCO3‐ :   19  mmol/L Creatinine Clearance:   50ml/min  The urine sample was dark and cloudy and scant in volume.  The pediatrician prescribed antibiotics and advised  that Carlos  should be  kept at home until recovery.  

   

Textbooks  Anatomy 

• Moore, K. L. & Dalley, A. F. Clinically Oriented Anatomy (Latest edition). Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins. 

 Physiology 

• Marieb, E. N. (2003). Human Anatomy and Physiology, (6th edition). Benjamin‐Cummings. 

• Martini, F. H. (2005). Fundamentals of Anatomy & Physiology (7th edition). Benjamin‐Cummings. 

 Biochemistry 

• Murray, R. K., Granner, D. K., Mayes, P. A., & Rodwell, V. W. Harper’s Biochemistry. (Latest edition). Prentice Hall International. 

 Community Health 

• Torrence, M. E. (1997). Mosby's Biomedical Science Series: Understanding Epidemiology. Mosby 

   

Multimedia Resources Available at the Medical Sciences Library  CD/DVD ROMS 

• Acland’s Atlas of Human Anatomy • The Heart, Mediastinum and Great Vessels • Interactive Physiology ‐ Cardiovascular System (A.D.A.M) • The International Pharmacopoeia  • McMinn’s Interactive Clinical Anatomy Head & Neck • Multiple Organ Failure  • Respiratory System • Welch Allyn’s Interactive CD‐ROM  Eye, Ear, Nose & Throat 

 AUDIOCASSETTES 

• Ascultatory Pneumonia in Other Diseases (15 min) • Ascultatory Pneumonia in Various Diseases & Review (35 min) • Cardiac Auscultation: … Heart Sound Simulator (2 hrs) • Cardiac Auscultation the 2nd and 1st Heart Sounds (1 hr) • Chest Sounds (15 min) • Congenital Heart Sounds (15 min) • Diseases of the Respiratory System (30 min) • Heart Sounds, Chest Sounds & Breathing Sounds (1 hr) • Heart Sounds & Murmurs: a Practical Guide (1 hr) • Johns Hopkins Physician’s Lipid Education Program: Disorders (2 hrs)  • Lung Sounds (21 min)  • Screening strategies for Lipid Disorders (2 hrs) • Rapid Interpretation of Heart Sounds and Murmurs (1 hr) • Understanding Lung Sounds (1 hr) 

 SLIDE TAPES 

• Apnea (14 min) • Asphyxia (12 min) • Chest X‐Ray: Pleura, Diaphragm, Lung (23 min) • Chest Injuries – Intensive Care (25 min) • Chest Radiography of Neonate (21 min) • Early Treatment of Acute Myocardial Infraction (26 min) • Radiographic Anatomy: Heart Diseases (35min) • Respiratory System: History Taking (37 min) • Respiratory System: Physical Examination (35 min) • Respiratory Distress (11 min) • Wheezing in Young Children  (26 min) 

   

 VIDEOTAPES 

• Airway Obstruction in Infants and Children (27 min) • Asthma: the Continuing Challenge (18 min) • Bedside Emergencies 1 : Hypoglycemia: Diabetes (1 hr 46 min) • Branched Examination of the Thorax (4 min) • COPD –Differential Diagnosis (22 min) • Diagnostic Tests : Heart: External Test ( 23min) • Diagnostic Tests : Heart: Internal Test (22 min) • Diagnostic Testing II: Diseases of the Urinary System (17 min) • Diagnostic Testing II: Urinary System: Endoscopy and Radiology (18 min) • Endoscopic Examination of the Upper Airway (22 min) • Family Practice Review : Common Vascular Problems (2 hrs) • Family Practice Review: New Approaches to Congestive Heart Failure (2 hrs) • Family Practice Review of Arrhythmias ‐ Super Ventricular Arrhythmias (2 hrs) • Family Practice Review of Super Ventricular Arrhythmias & Ventricular (2 hrs) • Family Practice: a Review of Urology; Vasectomy Hypertension (2 hrs) • Gastroduodenal Artery to Renal Artery Bypass (13 min) • Gross Anatomy: Larynx. (11 min) • Management of the Upper & Lower Airway (16 min) • Neck & Anterior Triangle (24 min) • Nephritis (45 min) • Pneumonia & a Review of Pulmonary Intestinal Lung Disease (1 hr. 57 min) • Pneumonia & Respiratory Failure (1hr. 58 min) • Pharynx and Nasal Cavity (16 min.) • Questions & Answers About AIDS (38 Min) • Respiratory System (22 min) • Respiratory Tract Infection (1 hr) • Respiratory System (30 min) • The Right Puff (8 min) • Root of the Neck & the Thorax (23 min) • A Review of Adult Cardiology Preoperative Evaluation With Cardiology (2 hrs ea) • A Review of Smoking Cessation (1hr. 49 min) • Stroke Progress (49 min) • Tuberculosis – Prevention & Practices for Health Care Workers (20 min) • Specificity of Receptors in Vitro Method Using Rabbit Jejunum (50 min)   • Video Atlas of Two‐dimensional Flow Color Flow Echocardiography (1 hr 30 min) 

 

   

Websites  John Rylands University Library of Manchester http://rylibweb.man.ac.uk/pharmacy/databases.html   Resources for Pharmacy http://www.lib.uconn.edu/~sgiovenale/pharpracdb.htm   Pharmacy Library http://info.lib.uh.edu/pharmacy/articles/databases.html?SubjectID=27  Hardin MD:  Respiratory system and lung diseases http://www.lib.uiowa.edu/hardin/md/resp.html   Introductory Anatomy: Respiratory System http://www.lib.uiowa.edu/hardin/md/resp.html   Lung Diseases http://healthlibrary.stanford.edu/resources/internet/bodysystems/resp_lung.html  Martindale’s: Cardiology and Pulmonary Centre http://www.martindalecenter.com/MedicalCardio.html    Oxygen Delivery System http://sln.fi.edu//biosci/systems/respiration.html    Physiology of the Respiratory System http://www.acbrown.com/lung   Respiratory System http://omni.ac.uk/browse/mesh/D012137.html   Respiratory Care Areas of Interest on the Web http://www.rcsw.org/ts_med.htm#RESPIRATORY   Respiratory Therapy: Subject Guide http://www.usi.edu/library/Documents/NursingandHealth/Resp%20Therapy.pdf  Smoking and Respiratory Disease http://www.ash.org.uk/html/factsheets/html/fact05.html  The Virtual Anaesthesia Textbook 

   

http://www.virtual‐anaesthesia‐textbook.com    Search for "respiration" to find Respiration and drugs affecting the respiratory system.