c# asp.net pdf viewer : Add pdf pages to word Library application component .net html asp.net mvc sgrfull8-part2027

Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Physiologic Responses to Episodes of Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Cardiovascular and Respiratory Systems  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Cardiovascular Responses to Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Cardiac Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Blood Flow  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Blood Pressure  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Oxygen Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Coronary Circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Respiratory Responses to Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Resistance Exercise  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Skeletal Muscle  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Skeletal Muscle Energy Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Energy Systems  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Metabolic Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Maximal Oxygen Uptake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Lactate Threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Hormonal Responses to Exercise  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Immune Responses to Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Long-Term Adaptations to Exercise Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Adaptations of Skeletal Muscle and Bone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Metabolic Adaptations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Cardiovascular and Respiratory Adaptations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Long-Term Cardiovascular Adaptations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Respiratory Adaptations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C
HAPTER
3
P
HYSIOLOGIC
R
ESPONSES
AND
L
ONG
-T
ERM
A
DAPTATIONS
TO
E
XERCISE
Add pdf pages to word - insert pages into PDF file in C#.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
Guide C# Users to Insert (Empty) PDF Page or Pages from a Supported File Format
adding page numbers to pdf; add pages to pdf reader
Add pdf pages to word - VB.NET PDF Page Insert Library: insert pages into PDF file in vb.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
Easy to Use VB.NET APIs to Add a New Blank Page to PDF Document
adding a page to a pdf document; add page number to pdf document
Contents
continued
Maintenance, Detraining, and Prolonged Inactivity  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Maintaining Fitness and Muscular Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Detraining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Prolonged Inactivity  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Special Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Disability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Environmental Conditions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Effects of Age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Differences by Sex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Conclusions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Research Needs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
VB.NET Create PDF from Word Library to convert docx, doc to PDF in
File: Split PDF; C# Page: Insert PDF pages; C# Page: Delete PDF pages; C# Read C# Read: PDF Image Extract; C# Write: Insert text into PDF; C# Write: Add Image to
adding a page to a pdf in reader; add page number to pdf
C# PDF insert image Library: insert images into PDF in C#.net, ASP
C#.NET PDF SDK - Add Image to PDF Page in C#.NET. How to Insert & Add Image, Picture or Logo on PDF Page Using C#.NET. Add Image to PDF Page Using C#.NET.
add page to pdf in preview; add a page to a pdf online
Introduction
W
hen challenged with any physical task, the
human body responds through a series of
integrated changes in function that involve most, if
not all, of its physiologic systems. Movement re-
quires activation and control of the musculoskeletal
system; the cardiovascular and respiratory systems
provide the ability to sustain this movement over
extended periods. When the body engages in exer-
cise training several times a week or more frequently,
each of these physiologic systems undergoes specific
adaptations that increase the body’s efficiency and
capacity. The magnitude of these changes depends
largely on the intensity and duration of the training
sessions, the force or load used in training, and the
body’s initial level of fitness. Removal of the train-
ing stimulus, however, will result in loss of the
efficiency and capacity that was gained through
these training-induced adaptations; this loss is a
process called detraining.
This chapter provides an overview of how the
body responds to an episode of exercise and adapts
to exercise training and detraining. The discussion
focuses on aerobic or cardiorespiratory endurance
exercise (e.g., walking, jogging, running, cycling,
swimming, dancing, and in-line skating) and resis-
tance exercise (e.g., strength-developing exercises).
It does not address training for speed, agility, and
flexibility. In discussing the multiple effects of
exercise, this overview will orient the reader to the
physiologic basis for the relationship of physical
activity and health. Physiologic information perti-
nent to specific diseases is presented in the next
chapter. For additional information, the reader is
referred to the selected textbooks shown in the
sidebar.
Selected Textbooks on Exercise Physiology
Åstrand PO, Rodahl K. Textbook of work physiology.
3rd edition. New York: McGraw-Hill Book Company,
1986.
Brooks GA, Fahey TD, White TP. Exercise physiology:
human bioenergetics and its applications. 2nd edition.
Mountain View, CA: Mayfield Publishing Company,
1996.
Fox E, Bowers R, Foss M. The physiological basis for
exercise and sport. 5th edition. Madison, WI: Brown
and Benchmark, 1993.
McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Essentials of
exercise physiology. Philadelphia, PA: Lea and
Febiger, 1994.
Powers SK, Howley ET. Exercise physiology: theory
and application to fitness and performance. Dubuque,
IA: William C. Brown, 1990.
Wilmore JH, Costill DL. Physiology of sport and
exercise. Champaign, IL: Human Kinetics, 1994.
Physiologic Responses to Episodes
of Exercise
The body’s physiologic responses to episodes of
aerobic and resistance exercise occur in the muscu-
loskeletal, cardiovascular, respiratory, endocrine,
and immune systems. These responses have been
studied in controlled laboratory settings, where ex-
ercise stress can be precisely regulated and physi-
ologic responses carefully observed.
Cardiovascular and Respiratory Systems
The primary functions of the cardiovascular and
respiratory systems are to provide the body with
C
HAPTER
3
P
HYSIOLOGIC
R
ESPONSES
AND
L
ONG
-T
ERM
A
DAPTATIONS
TO
E
XERCISE
C# PDF File & Page Process Library SDK for C#.net, ASP.NET, MVC
File: Split PDF; C# Page: Insert PDF pages; C# Page: Delete PDF pages; C# Read C# Read: PDF Image Extract; C# Write: Insert text into PDF; C# Write: Add Image to
adding page numbers to pdf files; add page numbers to a pdf document
VB.NET PDF Page Delete Library: remove PDF pages in vb.net, ASP.
In order to run the sample code, the following steps would be necessary. Add necessary references: How to VB.NET: Delete Consecutive Pages from PDF.
add page numbers pdf file; adding a page to a pdf
62
Physical Activity and Health
oxygen (O
2
) and nutrients, to rid the body of carbon
dioxide (CO
2
) and metabolic waste products, to
maintain body temperature and acid-base balance,
and to transport hormones from the endocrine
glands to their target organs (Wilmore and Costill
1994). To be effective and efficient, the cardiovascu-
lar system should be able to respond to increased
skeletal muscle activity. Low rates of work, such as
walking at 4 kilometers per hour (2.5 miles per
hour), place relatively small demands on the cardio-
vascular and respiratory systems. However, as the
rate of muscular work increases, these two systems
will eventually reach their maximum capacities and
will no longer be able to meet the body’s demands.
Cardiovascular Responses to Exercise
The cardiovascular system, composed of the heart,
blood vessels, and blood, responds predictably to
the increased demands of exercise. With few excep-
tions, the cardiovascular response to exercise is
directly proportional to the skeletal muscle oxygen
demands for any given rate of work, and oxygen
uptake (
˙
VO
2
) increases linearly with increasing rates
of work.
Cardiac Output
Cardiac output (
˙
Q) is the total volume of blood
pumped by the left ventricle of the heart per minute.
It is the product of heart rate (HR, number of beats
per minute) and stroke volume (SV, volume of blood
pumped per beat). The arterial-mixed venous oxygen
(A-
-
vO
2
) difference is the difference between the oxy-
gen content of the arterial and mixed venous blood. A
person’s maximum oxygen uptake (
˙
VO
max) is a
function of cardiac output (
˙
Q) multiplied by the
A-
-
vO
difference. Cardiac output thus plays an im-
portant role in meeting the oxygen demands for
work. As the rate of work increases, the cardiac
output increases in a nearly linear manner to meet
the increasing oxygen demand, but only up to the
point where it reaches its maximal capacity (
˙
Q max).
To visualize how cardiac output, heart rate, and
stroke volume change with increasing rates of work,
consider a person exercising on a cycle ergometer,
starting at 50 watts and increasing 50 watts every 2
minutes up to a maximal rate of work (Figure 3-1 A,
B, and C). In this scenario, cardiac output and heart
rate increase over the entire range of work, whereas
stroke volume only increases up to approximately 40
Figure 3-1.   Changes in cardiac output (A), heart rate    
(B), and stroke volume (C) with increasing   
rates of work on the cycle ergometer
(A)
(B)
6
8
10
12
14
16
18
20
22
80
100
120
140
160
180
200
60
70
80
90
100
110
120
25
50
75
100
125 150
175 200
25
50
75
100
Power (watts)
Power (watts)
Power (watts)
Stroke volume (ml/beat)
Cardiac output (liters/min)
Heart rate (beats/min)
125 150 175 5 200
25
50
75
100
125 150 0 175 5 200
(C)
C# PDF Page Delete Library: remove PDF pages in C#.net, ASP.NET
options, including setting a single page, a series of pages, and random pages to be C#.NET Project DLLs for Deleting PDF Document Page. Add necessary references
add remove pages from pdf; add and delete pages in pdf
VB.NET PDF Convert to Word SDK: Convert PDF to Word library in vb.
All PDF pages can be converted to separate Word files within a short time in In order to convert PDF document to Word file using VB.NET Add necessary references
add pages to pdf reader; add a page to a pdf online
63
Physiologic Responses and Long-Term Adaptations to Exercise
is generally much higher in these patients, likely owing
to a lesser reduction in total peripheral resistance.
For the first 2 to 3 hours following exercise,
blood pressure drops below preexercise resting lev-
els, a phenomenon referred to as postexercise hy-
potension (Isea et al. 1994). The specific mechanisms
underlying this response have not been established.
The acute changes in blood pressure after an episode
of exercise may be an important aspect of the role of
physical activity in helping control blood pressure in
hypertensive patients.
Oxygen Extraction
The A-
-
vO
2
difference increases with increasing rates
of work (Figure 3-2) and results from increased
oxygen extraction from arterial blood as it passes
through exercising muscle. At rest, the A-
-
vO
2
differ-
ence is approximately 4 to 5 ml of O
2
for every 100 ml
of blood (ml/100 ml); as the rate of work approaches
maximal levels, the A-
-
vO
2
difference reaches 15 to 16
ml/100 ml of blood.
Coronary Circulation
The coronary arteries supply the myocardium with
blood and nutrients. The right and left coronary
arteries curve around the external surface of the heart,
then branch and penetrate the myocardial muscle
bed, dividing and subdividing like branches of a tree
to form a dense vascular and capillary network to
supply each myocardial muscle fiber. Generally one
capillary supplies each myocardial fiber in adult hu-
mans and animals; however, evidence suggests that
the capillary density of the ventricular myocardium
can be increased by endurance exercise training.
At rest and during exercise, myocardial oxygen
demand and coronary blood flow are closely linked.
This coupling is necessary because the myocardium
depends almost completely on aerobic metabolism
and therefore requires a constant oxygen supply.
Even at rest, the myocardium’s oxygen use is high
relative to the blood flow. About 70 to 80 percent of
the oxygen is extracted from each unit of blood
crossing the myocardial capillaries; by comparison,
only about 25 percent is extracted from each unit
crossing skeletal muscle at rest. In the healthy heart,
a linear relationship exists between myocardial oxy-
gen demands, consumption, and coronary blood
flow, and adjustments are made on a beat-to-beat
to 60 percent of the person’s maximal oxygen uptake
˙
VO
max), after which it reaches a plateau. Recent
studies have suggested that stroke volume in highly
trained persons can continue to increase up to near
maximal rates of work (Scruggs et al. 1991; Gledhill,
Cox, Jamnik 1994).
Blood Flow
The pattern of blood flow changes dramatically when
a person goes from resting to exercising. At rest, the
skin and skeletal muscles receive about 20 percent of
the cardiac output. During exercise, more blood is
sent to the active skeletal muscles, and, as body
temperature increases, more blood is sent to the skin.
This process is accomplished both by the increase in
cardiac output and by the redistribution of blood flow
away from areas of low demand, such as the splanch-
nic organs. This process allows about 80 percent of the
cardiac output to go to active skeletal muscles and
skin at maximal rates of work (Rowell 1986). With
exercise of longer duration, particularly in a hot and
humid environment, progressively more of the car-
diac output will be redistributed to the skin to counter
the increasing body temperature, thus limiting both
the amount going to skeletal muscle and the exercise
endurance (Rowell 1986).
Blood Pressure
Mean arterial blood pressure increases in response to
dynamic exercise, largely owing to an increase in
systolic blood pressure, because diastolic blood pres-
sure remains at near-resting levels. Systolic blood
pressure increases linearly with increasing rates of
work, reaching peak values of between 200 and 240
millimeters of mercury in normotensive persons. Be-
cause mean arterial pressure is equal to cardiac output
times total peripheral resistance, the observed increase
in mean arterial pressure results from an increase in
cardiac output that outweighs a concomitant decrease
in total peripheral resistance. This increase in mean
arterial pressure is a normal and desirable response, the
result of a resetting of the arterial baroreflex to a higher
pressure. Without such a resetting, the body would
experience severe arterial hypotension during intense
activity (Rowell 1993). Hypertensive patients typically
reach much higher systolic blood pressures for a given
rate of work, and they can also experience increases in
diastolic blood pressure. Thus, mean arterial pressure
VB.NET PDF Password Library: add, remove, edit PDF file password
VB: Add Password to PDF with Permission Settings Applied. This VB.NET example shows how to add PDF file password with access permission setting.
add page numbers to pdf reader; add page numbers to pdf document in preview
VB.NET PDF insert image library: insert images into PDF in vb.net
VB.NET PDF - Add Image to PDF Page in VB.NET. Guide VB.NET Programmers How to Add Images in PDF Document Using XDoc.PDF SDK for VB.NET.
adding pages to a pdf document in preview; add page number to pdf document
64
Physical Activity and Health
basis. The three major determinants of myocardial
oxygen consumption are heart rate, myocardial
contractility, and wall stress (Marcus 1983;
Jorgensen et al. 1977). Acute increases in arterial
pressure increase left ventricular pressure and wall
stress. As a result, the rate of myocardial metabolism
increases, necessitating an increased coronary blood
flow. A very high correlation exists between both
myocardial oxygen consumption and coronary blood
flow and the product of heart rate and systolic blood
pressure (SBP) (Jorgensen et al. 1977). This so-
called double product (HR•SBP) is generally used
to estimate myocardial oxygen and coronary blood
flow requirements. During vigorous exercise, all
three major determinants of myocardial oxygen re-
quirements increase above their resting levels.
The increase in coronary blood flow during exer-
cise results from an increase in perfusion pressure of
the coronary artery and from coronary vasodilation.
Most important, an increase in sympathetic nervous
system stimulation leads to an increase in circulating
catecholamines. This response triggers metabolic pro-
cesses that increase both perfusion pressure of the
coronary artery and coronary vasodilation to meet the
increased need for blood flow required by the increase
in myocardial oxygen use.
Respiratory Responses to Exercise
The respiratory system also responds when chal-
lenged with the stress of exercise. Pulmonary ven-
tilation increases almost immediately, largely
through stimulation of the respiratory centers in
the brain stem from the motor cortex and through
feedback from the proprioceptors in the muscles
and joints of the active limbs. During prolonged
exercise, or at higher rates of work, increases in CO
2
production, hydrogen ions (H+), and body and
blood temperatures stimulate further increases in
pulmonary ventilation. At low work intensities, the
increase in ventilation is mostly the result of in-
creases in tidal volume. At higher intensities, the
respiratory rate also increases. In normal-sized,
untrained adults, pulmonary ventilation rates can
vary from about 10 liters per minute at rest to more
than 100 liters per minute at maximal rates of work;
in large, highly trained male athletes, pulmonary
Figure 3-2.  Changes in arterial and mixed venous oxygen content with increasing rates of work on the 
  
cycle ergometer
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
25
50
75
100
Power (watts)
mixed venous oxygen content
arterial oxygen content
Oxygen content (ml/100 ml of blood)
125
150
175
200
225
250
275
A-vO
2
difference
-
65
Physiologic Responses and Long-Term Adaptations to Exercise
ventilation rates can reach more than 200 liters per
minute at maximal rates of work.
Resistance Exercise
The cardiovascular and respiratory responses to
episodes of resistance exercise are mostly similar to
those associated with endurance exercise. One no-
table exception is the exaggerated blood pressure
response that occurs during resistance exercise. Part
of this response can be explained by the fact that
resistance exercise usually involves muscle mass
that develops considerable force. Such high, isolated
force leads to compression of the smaller arteries and
results in substantial increases in total peripheral
resistance (Coyle 1991). Although high-intensity
resistance training poses a potential risk to hyperten-
sive patients and to those with cardiovascular dis-
ease, research data suggest that the risk is relatively
low (Gordon et al. 1995) and that hypertensive
persons may benefit from resistance training (Tipton
1991; American College of Sports Medicine 1993).
Skeletal Muscle
The primary purpose of the musculoskeletal system is
to define and move the body. To provide efficient and
effective force, muscle adapts to demands. In response
to demand, it changes its ability to extract oxygen,
choose energy sources, and rid itself of waste prod-
ucts. The body contains three types of muscle tissue:
skeletal (voluntary) muscle, cardiac muscle or myo-
cardium, and smooth (autonomic) muscle. This sec-
tion focuses solely on skeletal muscle.
Skeletal muscle is composed of two basic types of
muscle fibers distinguished by their speed of con-
traction—slow-twitch and fast-twitch—a character-
istic that is largely dictated by different forms of the
enzyme myosin adenosinetriphosphatase (ATPase).
Slow-twitch fibers, which have relatively slow con-
tractile speed, have high oxidative capacity and fa-
tigue resistance, low glycolytic capacity, relatively
high blood flow capacity, high capillary density, and
high mitochondrial content (Terjung 1995). Fast-
twitch muscle fibers have fast contractile speed and
are classified into two subtypes, fast-twitch type “a”
(FT
a
) and fast-twitch type “b” (FT
b
). FT
a
fibers have
moderately high oxidative capacity, are relatively
fatigue resistant, and have high glycolytic capacity,
relatively high blood flow capacity, high capillary
density, and high mitochondrial content (Terjung
1995). FT
b
fibers have low oxidative capacity, low
fatigue resistance, high glycolytic capacity, and fast
contractile speed. Further, they have relatively low
blood flow capacity, capillary density, and mito-
chondrial content (Terjung 1995).
There is a direct relationship between predomi-
nant fiber type and performance in certain sports.
For example, in most marathon runners, slow-twitch
fibers account for up to or more than 90 percent of
the total fibers in the leg muscles. On the other hand,
the leg muscles in sprinters are often more than 80
percent composed of fast-twitch fibers. Although the
issue is not totally resolved, muscle fiber type ap-
pears to be genetically determined; researchers have
shown that several years of either high-intensity
sprint training or high-intensity endurance training
do not significantly alter the percentage of the two
major types of fibers (Jolesz and Sreter 1981).
Skeletal Muscle Energy Metabolism
Metabolic processes are responsible for generating
adenosine triphosphate (ATP), the body’s energy
source for all muscle action. ATP is generated by three
basic energy systems: the ATP-phosphocreatine
(ATP-PCr) system, the glycolytic system, and the
oxidative system. Each system contributes to energy
production in nearly every type of exercise. The
relative contribution of each will depend on factors
such as the intensity of work rate at the onset of
exercise and the availability of oxygen in the muscle.
Energy Systems
The ATP-PCr system provides energy from the ATP
stored in all of the body’s cells. PCr, also found in all
cells, is a high-energy phosphate molecule that stores
energy. As ATP concentrations in the cell are reduced
by the breakdown of ATP to adenosine diphosphate
(ADP) to release energy for muscle contraction, PCr is
broken down to release both energy and a phosphate
to allow reconstitution of ATP from ADP. This process
describes the primary energy system for short, high-
intensity exercise, such as a 40- to 200-meter sprint;
during such exercise, the system can produce energy
at very high rates, and ATP and PCr stores, which are
depleted in 10–20 seconds, will last just long enough
to complete the exercise.
66
Physical Activity and Health
At high rates of work, the active muscle cell’s
oxygen demand exceeds its supply. The cell must
then rely on the glycolytic energy system to produce
ATP in the absence of oxygen (i.e., anaerobically).
This system can only use glucose, available in the
blood plasma and stored in both muscle and the liver as
glycogen. The glycolytic energy system is the primary
energy system for all-out bouts of exercise lasting
from 30 seconds to 2 minutes, such as an 800-meter
run. The major limitation of this energy system is
that it produces lactate, which lowers the pH of both
the muscle and blood. Once the pH drops below a
value of 6.4 to 6.6, enzymes critical for producing
energy are no longer able to function, and ATP
production stops (Wilmore and Costill 1994).
The oxidative energy system uses oxygen to
produce ATP within the mitochondria, which are
special cell organelles within muscle. This process
cannot generate ATP at a high enough rate to sustain
an all-out sprint, but it is highly effective at lower
rates of work (e.g., long distance running). ATP can
also be produced from fat and protein metabolism
through the oxidative energy system. Typically, car-
bohydrate and fat provide most of the ATP; under
most conditions, protein contributes only 5 to 10
percent at rest and during exercise.
Metabolic Rate
The rate at which the body uses energy is known as
the metabolic rate. When measured while a person is
at rest, the resulting value represents the lowest (i.e.,
basal) rate of energy expenditure necessary to main-
tain basic body functions. Resting metabolic rate is
measured under highly controlled resting condi-
tions following a 12-hour fast and a good night’s
sleep (Turley, McBride, Wilmore 1993). To quantify
the rate of energy expenditure during exercise, the
metabolic rate at rest is defined as 1 metabolic
equivalent (MET); a 4 MET activity thus represents
an activity that requires four times the resting meta-
bolic rate. The use of METs to quantify physical
activity intensity is the basis of the absolute intensity
scale. (See Chapter 2 for further information.)
Maximal Oxygen Uptake
During exercise,
˙
VO
2
increases in direct proportion to
the rate of work. The point at which a person’s 
˙
VO
2
is
no longer able to increase is defined as the maximal
oxygen uptake (
˙
VO
2
max) (Figure 3-3). A person’s
˙
VO
2
max is in part genetically determined; it can be
increased through training until the point that the
genetically possible maximum is reached. 
˙
VO
2
max is
considered the best estimate of a person’s cardio-
respiratory fitness or aerobic power (Jorgensen et al.
1977).
Lactate Threshold
Lactate is the primary by-product of the anaerobic
glycolytic energy system. At lower exercise intensi-
ties, when the cardiorespiratory system can meet the
oxygen demands of active muscles, blood lactate
levels remain close to those observed at rest, because
some lactate is used aerobically by muscle and is
removed as fast as it enters the blood from the
muscle. As the intensity of exercise is increased,
however, the rate of lactate entry into the blood from
muscle eventually exceeds its rate of removal from
the blood, and blood lactate concentrations increase
above resting levels. From this point on, lactate
levels continue to increase as the rate of work in-
creases, until the point of exhaustion. The point at
which the concentration of lactate in the blood
begins to increase above resting levels is referred to
as the lactate threshold (Figure 3-3).
Lactate threshold is an important marker for endur-
ance performance, because distance runners set their
race pace at or slightly above the lactate threshold
(Farrell et al. 1979). Further, the lactate thresholds
of highly trained endurance athletes occur at a much
higher percentage of their
˙
VO
2
max, and thus at higher
relative workloads, than do the thresholds of un-
trained persons. This key difference is what allows
endurance athletes to perform at a faster pace.
Hormonal Responses to Exercise
The endocrine system, like the nervous system,
integrates physiologic responses and plays an im-
portant role in maintaining homeostatic conditions
at rest and during exercise. This system controls the
release of hormones from specialized glands through-
out the body, and these hormones exert their actions
on targeted organs and cells. In response to an
episode of exercise, many hormones, such as cat-
echolamines, are secreted at an increased rate, though
insulin is secreted at a decreased rate (Table 3-1).
The actions of some of these hormones, as well as
67
Physiologic Responses and Long-Term Adaptations to Exercise
their specific responses to exercise, are discussed in
more detail in Chapter 4.
Immune Responses to Exercise
The immune system is a complex adaptive system
that provides surveillance against foreign proteins,
viruses, and bacteria by using the unique functions of
cells produced by the bone marrow and the thymus
gland. By interacting with neural and endocrine
factors, the immune system influences the body’s
overall response to exercise (Reichlin 1992). A grow-
ing body of literature indicates that the incidence of
some infections may be influenced by the exercise
history of the individual (Nieman 1994; Hoffman-
Goetz and Pedersen 1994).
Moderate exercise has been shown to bolster the
function of certain components of the human immune
system—such as natural killer cells, circulating T- and
B-lymphocytes, and cells of the monocyte-macroph-
age system—thereby possibly decreasing the inci-
dence of some infections (Keast, Cameron, Morton
1988; Pedersen and Ullum 1994; Woods and Davis
1994) and perhaps of certain types of cancer (Shephard
and Shek 1995).
Exercise of high intensity and long duration or
exercise that involves excessive training may have
adverse effects on immune function. In general, a
high-intensity, single episode of exercise results in a
marked decline in the functioning of all major cells of
the immune system (Newsholme and Parry-Billings
1994; Shephard and Shek 1995). In addition, over-
training may reduce the response of T-lymphocytes to
mutagenic stimulation, decrease antibody synthesis
and plasma level of immunoglobins and complement,
and impair macrophage phagocytosis. The reduced
plasma glutamine levels that occur with high-intensity
exercise or excessive training are postulated to con-
tribute to these adverse effects on the immune system
(Newsholme and Parry-Billings 1994).
Long-Term Adaptations to
Exercise Training
Adaptations of Skeletal Muscle and Bone
Skeletal muscle adapts to endurance training chiefly
through a small increase in the cross-sectional area
of slow-twitch fibers, because low- to moderate-
*Lactate threshold (LT) and maximum
oxygen uptake ( 
˙
VO
max) are indicated.
25
30
35
40
45
50
55
0
2
4
6
8
10
12
25
50
75
100
Power (watts)
Oxygen uptake (ml/kg/min)
Blood lactate (mmol/liter)
125
150
175
200
225
250
275
VO
2
max
Lactate threshold
Figure 3-3.   Changes in oxygen uptake and blood lactate concentrations with increasing rates of work on the 
cycle ergometer*
.
68
Physical Activity and Health
Table 3-1. . A summary of hormonal changes during an episode of exercise
Exercise
Hormone
response
Special relationships
Probable importance
Catecholamines
Increases
Greater increase with intense
Increased blood glucose;
exercise; norepinephrine >
increased skeletal muscle and
epinephrine; increases less after
liver glycogenolysis; increased
training
lipolysis
Growth hormone (GH)
Increases
Increases more in untrained
persons; declines faster in trained
Unknown
persons
Adrenocorticotropic
Increases
Greater increase with intense
Increased gluconeogenesis in
hormone (ACTH)-cortisol
exercise; increases less
liver; increased mobilization of
after training with
fatty acids
submaximal exercise
Thyroid-stimulating
Increases
Increased thyroxine turnover
hormone (TSH)-thyroxine
with training but no toxic effects
Unknown
are evident
Luteinizing hormone (LH)
No change e None
None
Testosterone
Increases
None
Unknown
Estradiol-progesterone
Increases
Increases during luteal phase
Unknown
of the menstrual cycle
Insulin
Decreases Decreases less after training
Decreased stimulus to use blood
glucose
Glucagon
Increases
Increases less after training
Increased blood glucose via
glycogenolysis and
gluconeogenesis
Renin-angiotensin-
Increases
Same increase after training
Sodium retention to maintain
aldosterone
in rats
plasma volume
Antidiuretic hormone
Expected
None
Water retention to maintain
(ADH)
increase
plasma volume
Parathormone
Unknown None
Needed to establish proper
(PTH)-calcitonin
bone development
Erythropoietin
Unknown None
Would be important to increase
erythropoiesis
Prostaglandins
May
May increase in response to
May be local vasodilators
increase
sustained isometric contractions;
may need ischemic stress
Adapted from Wilmore JH, Costill DL. 
Physiology of sport and exercise
. Champaign, IL: Human Kinetics, 1994, p. 136.
Documents you may be interested
Documents you may be interested