Под влиянием занятий спортом изменяется внешняя форма костей. Они становятся массивнее и толще за счет увеличения костной массы. Все выступы, гребни, шероховатости выражены резче. Эти изменения зависят, естественно, от вида спорта. Так, у тяжелоатлетов кости массивнее, нежели у гимнастов; у гимнастов массивнее, чем у пловцов, особенно в верхнем отделе скелета и верхних конечностях. У пловцов плохо выражена шейка плечевой кости, у гребцов-байдарочников - шейка лучевой кости. У тяжелоатлетов могут наблюдаться изгиб всего диафиза лучевой кости, утолщение ключицы, лопатки, изменения рукоятки грудины, тел позвонков; у боксеров - головок пястных костей, особенно второй и третьей. При усиленной физической нагрузке, выходящей за пределы нормы, в костной ткани постепенно могут возникать изменения, граничащие с предпатологическим и патологическим состоянием, наблюдаются явления изнашивания, изменения формы головок костей, появляются краевые разрастания костей в области суставов, места разрежения костного вещества и т. п.
Изменения внутреннего строения кости под влиянием занятий спортом выражаются, в частности, в утолщении ее компактного вещества. Причем утолщение обычно больше в тех костях, на которые падает наибольшая нагрузка. Оно может быть равномерным по длине всей кости или на одной стороне, чаще в местах фиксации мышц. Изменения компактного вещества бывают симметричными и асимметричными. Даже на одной и той же кости они могут быть неодинаковыми. У гимнастов эти изменения больше выражены в плечевой кости и костях кисти; у теннисистов - в костях правой верхней конечности, особенно в лучевой кости, а также в области 1-й и 2-й пястных костей (в связи с захватом ракетки). Под влиянием статических нагрузок происходят большие изменения скелета, чем под влиянием динамических нагрузок, хотя прочность кости остается высокой за счет усиления остеонизации - увеличения количества остеонов и их сильной связи фибриллами. Установлено, что остеонизированная кость является более дифференцированной, совершенной, прочной по сравнению с пластинчатой костью, в которой остеонов меньше. Поэтому изменения компактного вещества могут происходить и без его утолщения, без изменения диаметра кости. Поперечный размер диафизов трубчатых костей увеличивается, увеличивается количество остеонов, изменяется структура и расположение костных балок, происходит утолщение костных пластинок и усиление физиологического склероза в зонах роста, суставных впадинах, а также в местах, соответствующих основным силовым линиям. Таким образом, костный аппарат спортсмена приобретает большую механическую прочность.
Губчатое вещество кости также претерпевает определенные изменения. В связи с выполняемой функцией костей в организме различают: крупноячеистое, среднеячеистое и мелкоячеистое строение губчатого вещества. Под влиянием усиленной нагрузки на кость перекладины губчатого вещества становятся толще, крупнее, ячейки между ними больше (в старшем возрасте ячейки тоже становятся больше, но перекладины тоньше). Так, у не занимающихся спортом губчатое вещество костей предплюсны имеет среднеячеистое или даже мелкоячеистое строение, у футболистов, тяжелоатлетов - крупноячеистое; губчатое вещество костей запястья у не занимающихся спортом имеет мелкоячеистое строение, у гимнастов, акробатов - крупноячеистое. Меняется и архитектоника губчатого вещества. Различная функция мышц не только в силе, но и в направлении тяги, действие силы тяжести, т, е. увеличение веса тела (например, у тяжелоатлетов), смещение ОЦТ, т. е. перераспределение силы тяжести (у велосипедистов, конькобежцев, боксеров), изменения характера движения - различные виды отталкивания (с носка, наружного края стопы) и приземления - всё это видоизменяет структуру губчатого вещества, может даже способствовать образованию новых силовых линий из перекладин губчатого вещества, не свойственных обычно человеку (в пяточной кости у конькобежцев).
В связи с утолщением компактного вещества костномозговая полость уменьшается. При больших статических нагрузках она уменьшается почти до полного зарастания. У не занимающихся спортом ширина компактного слоя, как правило, меньше ширины костномозговой полости на том же уровне кости. У спортсменов же отношения могут быть обратными. Надо полагать, что в связи с уменьшением мозговой полости в костях количество желтого костного мозга уменьшается, а количество красного костного мозга увеличивается. Поскольку красный костный мозг является источником эритроцитов, увеличивается и количество гемоглобина, обеспечивающего организм кислородом, который столь необходим организму спортсмена при выполнении физических упражнений.
Надкостница под влиянием физических нагрузок становится более прочной - утолщается, особенно у футболистов и тяжелоатлетов, но одновременно приобретает эластичность, в ней увеличивается количество сосудов, остеогенная функция её повышается.
Переломы у спортсменов срастаются быстрее. Суставной хрящ, покрывающий суставные поверхности костей, может утолщаться, что усиливает его амортизационные свойства и уменьшает давление на кость. Что касается влияния двигательной деятельности на рост и процессы окостенения, то большинство авторов считают, что дозированные физические нагрузки приводят к активизации зон роста, интенсивному делению хрящевых клеток, быстрому росту трубчатых костей. Например, у гимнастов и боксеров кости кисти длиннee. Процесс синостозирования у юных спортсменов длится дольше, чем у не занимающихся спортом детей того же возраста. Чрезмерные нагрузки вначале активизируют рост костей, но уменьшают длительность процессов синостозирования. Изменения, происходящие в соединениях костей под влиянием тренировок, выражаются в увеличении подвижности в связи с лучшей растяжимостью мягких тканей соединений, связок и мышц, лежащих на стороне, противоположной движению, и увеличении силы мышц, обусловливающих движение. Подвижность в отдельных суставах изменяется избирательно, в зависимости от вида спорта. Так, для гимнастов, акробатов характерна большая подвижность во всех соединениях, для теннисистов - подвижность в суставах кисти, для гандболистов - в соединениях костей верхней конечности, для пловцов - костей пояса верхней конечности, для хоккеистов - костей нижней конечности, для легкоатлетов - подвижность стопы и т. п.