Влияние физических упражнений на сердечнососудистую систему многогранно и тесно связано с изменениями функций дыхательной, нервной, эндокринной и двигательной систем. Изменения в организме под влиянием физических тренировок проходят фазы срочной и долговременной адаптации. При этом формируется так называемый «структурный след». В процессе физических тренировок формируются механизмы, лежащие в основе адаптации, которые обеспечивают тренированному организму преимущества перед нетренированным. Они характеризуются тремя основными чертами: 1)тренированный организм может выполнять мышечную работу такой продолжительности и интенсивности, какую нетренированный выполнить, не способен; 2) тренированный организм отличается более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных физических нагрузках, а также способностью достигать при максимальных нагрузках такого высокого уровня функционирования этих систем, какого нетренированный достигнуть не может; 3) у тренированного организма повышается резистентность к повреждающим воздействиям и неблагоприятным факторам.
На уровне системы кровообращения адаптация выражается, прежде всего, в развитии изменений в сердце, которые характеризуются увеличением числа митохондрий в кардиомиоцитах и массы мембран саркоплазматического ретикулума, повышением активности систем гликолиза и гликогенолиза, активности транспортных АТФаз. В миокарде возрастает число капилляров и емкость коронарного русла, увеличивается содержание миоглобина, адренергических нервных терминалей. Следствием структурных изменений миокарда является увеличение максимальной скорости сокращения и расслабления сердечной мышцы, увеличение максимальных величин ударного и минутного объемов и частоты сердечных сокращений.
Увеличение мощности и одновременно экономности функционирования аппарата кровообращения формируется параллельно с изменениями функциями дыхательной системы. Благодаря совершенствованию силовых и сократительных способностей дыхательной мускулатуры увеличивается жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и возрастает коэффициент утилизации кислорода. Вместе с увеличением максимальной вентиляции легких при физической работе и ростом массы митохондрий в скелетных мышцах достигается значительное увеличение аэробной мощности организма. Повышение способности дыхательного центра длительно поддерживать возбуждение на высоком уровне обеспечивает в тренированном организме возможность осуществлять в течение продолжительного времени максимальную вентиляцию при интенсивных физических нагрузках.
При формировании структурного следа изменяется аппарат нейрогуморальной регуляции, в результате чего происходит перестройка двигательной реакции в ответ на изменение требований. Перестройка гормонального звена регуляции при тренированности приводит к повышению способности коры надпочечников синтезировать кортикостероиды и увеличению резервной мощности эндокринной функции поджелудочной железы.
У тренированных людей снижается секреция инсулина, его концентрация в крови в покое и уменьшается инсулиновая реакция на введение глюкозы, на углеводную пищу и физическую нагрузку.
Данные изменения инсулинового обмена в тренированном организме связаны с повышением чувствительности к гормону скелетных мышц и других тканей, что обусловлено как ростом чувствительности инсулиновых рецепторов, так и увеличением эффективности пострецепторных внутриклеточных процессов, «запускаемых» инсулином, в том числе повышением активности инсулинозависимых ферментов.
Эти изменения играют важную роль в благоприятном действии тренированности на жировой обмен, а также в предупреждении ожирения и развития атеросклероза. Это происходит потому, что уменьшение секреции инсулина в ответ на углеводную пищу уменьшает стимуляцию в печени синтеза триглицеридов, особенно липопротеидов низкой плотности. Кроме того, эти изменения являются основой использования тренированности как средства предупреждения и лечения гиперинсулинемии, ожирения и диабета.
Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС создают возможности мобилизовать большое число моторных единиц при нагрузке. Он6и приводят к совершенствованию межмышечной координации, к повышению работоспособности мышц.