Układ szkieletowy dorosłego a zarazem zdrowego człowieka spełnia trzy istotne funkcje:

- stanowi on strukturalną podporę ustroju i chroni przed urazem narządy wewnętrzne, co wynika ze składu i budowy kości. Kości zbudowane są z organicznego podścieliska, w znacznym stopniu wysyconego kryształami hydroksyapatytu wapnia, który stanowi 77% ich masy. Składniki te warunkują oporność kości zarówno na ucisk jak i na rozciąganie,

- drugą funkcją układu szkieletowego jest ochrona układu krwiotwórczego, którego składniki są skupione w odpowiednich przestrzeniach. Aktywne składniki układu krwiotwórczego zajmują u dzieci również jamy szpikowe kości długich, natomiast u dorosłych głównie skupiają się one w kościach osiowego szkieletu.

- układ szkieletowy odrywa ponadto istotną rolę w gospodarce mineralnej ustroju, ponieważ kości stanowią podstawowy zbiornik jonów wapnia (99% ogółu ustrojowego wapnia) oraz fosforu. Utrzymywanie stałego poziomu wapnia w surowicy krwi posiada istotne znaczenie dla szeregu podstawowych procesów w ustroju.

Ze względu na wygląd makroskopowy w obrębie kości wyróżnia się dwie struktury, to znaczy: obwodowe części stanowi lita i gęsta warstwa kości zbitej, która otacza kość gąbczastą, składającą się sieci beleczek. Przestrzenie pomiędzy beleczkami wypełniają komórki układu krwiotwórczego lub tkanka tłuszczowa. Ilość kości zbitej i kości gąbczastej jest zmienna zależnie od rodzaju kości. W kanale trzonu kości długich widoczne są nieliczne beleczki kości gąbczastej, która występuje w obfitej ilości w nasadzie i przynasadzie, gdzie otacza ją wąska warstwa kości zbitej. U dzieci i w wieku młodzieńczym, nasadę oddziela od przynasady płytka wzrostowa, która zanika u dorosłych

Tkanki otaczające kości stanowią okostna, będąca włóknistą błoną, otaczającą zewnętrzną powierzchnię kości i śródkostna, podobna, lecz cieńsza błona, która pokrywa wewnętrzną powierzchnię kości zbitej. Naczynia krwionośne wnikają w obręb kości w okolicy nasady i przynasady (w dużych kościach tętnice odżywcze wnikają również w obręb trzonu), i rozgałęziają się w rozległą sieć naczyń krwionośnych, zaopatrujących kości w tlen i substancje odżywcze.

Głównymi komórkami kości są osteocyty, osteoblasty i osteoklasty.

Osteoblasty są komórkami, które wytwarzają i przenoszą szereg białek jak na przykład kolagen warunkujących powstanie i wchodzących w skład organicznego podścieliska kości, oraz warunkują ich wzajemną konfigurację - tworzą tkankę kostnawą. Powierzchnia osteoblastów wykazuje obecność licznych receptorów ( dla hormonu przytarczyc, biologicznie czynnej postaci witaminy D, estrogenów, szeregu czynników wzrostu oraz cytokin). Osteoblasty nie mają zdolności do podziału, znajdują się na powierzchniach kostnych, posiadają kształt cylindryczny lub kubkowaty i łączą się wypustkami cytoplazmatycznymi . Osteoblasty powstają z komórek prekursorowych, umiejscowionych w bliskości powierzchni kostnych, które posiadają również zdolność różnicowania się w kierunku komórek wchodzących w skład podścieliska szpiku kostnego. Sygnałem warunkującym różnicowanie się komórek prekursorowych w kierunku osteoblastów jest ekspresja czynnika transkrypcyjnego CBFA1, czynników wzrostu (TGF-a) oraz białka BMP. Dowodem różnicowania się komórek prekursorowych w kierunku osteoblastów jest pojawienie się w ich cytoplazmie alkalicznej fosfatazy.

Spośród ogółu osteoblastów tylko 10%-15% komórek zostaje otoczonych wytwarzanym przez siebie organicznym podścieliskiem (tkanka kostnawa, osteoid), które z czasem ulega mineralizacji. Przyjmują one postać osteocytów i stanowią najczęstszy składnik komórkowy kości. Osteocyty nadal zachowują część receptorów powierzchniowych osteoblastów. Dzięki receptorom dla hormonu przytarczyc i witaminy D uczestniczą one w gospodarce mineralnej ustroju wpływając na stężenie wapnia i fosforu w surowicy krwi, przez zmiany ich stężenia w środowisku kostnym. Osteocyty posiadają istotne znaczenie dla utrzymania homeostazy środowiska kostnego. Reagując na nieznaczne nawet fizjologiczne urazy mechaniczne przekazują sygnały wyzwalające proces przebudowy kości w najbardziej uszkodzonych miejscach. Osteocyty są okrągławymi komórkami, o owalnym jądrze i posiadają liczne, długie wypustki, którymi łączą się z wypustkami innych osteocytów. Komórki te znajdują się w zatokach, a ich wypustki biegną w kanalikach utworzonych przez zmineralizowane podścielisko kostne.

Zadaniem osteoklastów jest resorbcja kości przez proces jej enzymatycznego rozkładu. Głównym czynnikiem wyzwalającym ten proces jest zwiększony poziom hormonu przytarczyc w surowicy krwi, który oddziałuje na odpowiednie receptory osteoblastów. Komórki te przekazują odpowiedni sygnał komórkom prekursorowym, które różnicują się w kierunku osteoklastów. Różnicowanie się komórek prekursorowych w kierunku osteoklastów jest ponadto uwarunkowane przez witaminę D oraz szereg cytokin (interleukiny 1, 3, 6, 11, TNF, GM-CSF, M-CSF). Dojrzałe osteoklasty są komórkami olbrzymimi i wielojądrzastymi, które są związane z powierzchniami kostnymi i znajdują się w tak zwanych zatokach Howshipa. Osteoklasty powstają w wyniku połączenia się jednojądrzastych komórek prekursorowych, będących pochodnymi komórek macierzystych szpiku.

Składnikami organicznymi kości są białka pochodzące z surowicy krwi (albumina, a2 mikroglobulina) bądź wytworzona przez osteoblasty tkanka kostnawa. Tkanka ta jest w 90% zbudowana z kolagenu I, którego cząsteczka tworzy potrójną spiralę, złożoną z trzech podjednostek, to jest: dwu identycznych łańcuchów alfa-1 oraz odmiennego łańcucha alfa-2. Pozostałe składniki organiczne stanowią:

- białka adhezyjne, które warunkują kontakt osteoblastów z kością - osteopontyna, fibronektyna, trompospondyna

- białka wiążące wapń - osteonektyna, sialoproteiny,

- związane z mineralizają kości - osteokalcyna - jest białkiem swoistym dla kości,

Inne grupy białek stanowią:

- enzymy - kolagenaza, fosfataza zasadowa,

- czynniki wzrostu - IGF-1, TGF-beta, PDGF,

- cytokiny - interleukiny 1, 6, prostaglandyny.

Nieorganicznym składnikiem kości jest hydroksyapatyt wapnia, którego kryształy warunkują ich twardość. Ponadto stanowi on magazyn większości zawartego w ustroju wapnia (99%) oraz fosforu (85%), który również wiąże większość ustrojowego sodu, magnezu oraz cytrynianów i jonów węglanowych. Kryształy hydroksyapatytu powstają w przebiegu procesu mineralizacji organicznego podścieliska. Proces ten jest ściśle regulowany i polega na wytrąceniu się składników mineralnych, rozpuszczonych w płynnym środowisku.

Przebudowa kości spełnia trzy funkcje:

- usuwa uszkodzone fragmenty kostne,

- wzmacnia kości w okolicach szczególnie narażonych na urazy i obciążenia,

- warunkuje udział kości w gospodarce wapniowej.

Proces ten składa się z czterech etapów. Pierwszym z nich jest faza aktywacji, gdy pod wpływem sygnałów osteoklasty gromadzą się w okolicy uszkodzonej beleczki kostnej. W fazie resorpcji osteoklasty usuwają uszkodzony fragment kostny, tworząc jamkę resorpcyjną. W fazie cofania się odpowiedni sygnał (czynniki wzrostu, które są uwalniane podczas resorpcji) mobilizuje osteoblasty. W fazie formowania osteoblasty wypełniają nową kością jamkę resorpcyjną.

Rozwój kości jest regulowany przez grupę genów, które warunkują nagromadzenie w komórkach mezenchymy pierwotnej. Dochodzi do tego w okolicy przyszłego szkieletu, w których z czasem dochodzi do odkładania się osteoidu i następowej mineralizacji. Kości płaskie tworzone są w następstwie śródbłonowego tworzenia kości, które cechuje pojawienie się osteoidu w luźnej, obficie unaczynionej tkance łącznej. Wrzecionowate komórki tej tkanki przekształcają się w osteoblasty, a skupienia osteoidu ulegają mineralizacji. Większość kości powstaje na podłożu śródchrzęstnego tworzenia kości, w którym komórki mezenchymalne zawiązku kości ulegają przekształceniu w chrząstkę. Ona ulega w centrum zmianom zwyrodnieniowym, mineralizacji i jest usuwana przez komórki typu osteoklasta. Jednocześnie śródkostna produkuje osteoblasty, których skupienia tworzą zawiązki zbitej kości. Ogniska takie stanowią tak zwane pierwotne ośrodki kostnienia; jednocześnie wtórne ogniska kostnienia pojawiają się w nasadach kości.

Proces śródchrzęstnego tworzenia kości zaznacza się również w chrząstce przynasadowej (płytce wzrostowej), którą stwierdza się w okresie wzrostu szkieletu, a która zanika po jego zakończeniu. W chrząstce przynasadowej wyróżnia się cztery różne pod względem morfologicznym strefy. Najbliżej nasady położona jest strefa spoczynkowa (rezerwowa), pod którą widoczna jest strefa rozrostowa. W obrębie tej strefy chondrocyty wykazują figury podziałowe, a ich rozrost jest regulowany szeregiem czynników wzrostu oraz hormonem wzrostowym. Do obu tych stref wnikają od strony nasady liczne naczynia krwionośne. W strefie przerostowej zaznacza się wapnienie podścieliska chrząstki, której składniki komórkowe ulegają powiększeniu. Ostatnią, najbliższą przynasadzie jest strefa kostnienia śródchrzęstnego. Wzrost kości na długość jest związany z ciągłą proliferacją chondrocytów oraz śródchrzęstnym kostnieniem strefy najbliższej przynasadzie, która ulega zahamowaniu, gdy znika hormon wzrostowy.

Prawidłowo ukształtowaną kość zbitą cechuje blaszkowata budowa, która warunkuje jej stabilność i oporność na urazy. Podstawową jednostkę kości stanowi osteon, który w środkowej części posiada przewód Haversa, zwierający drobne naczynie. Kanał Haversa otaczają koncentryczne blaszki, między którymi znajdują się zatoki zawierające osteocyty, oraz kanaliki gdzie przebiegają wypustki tych komórek. Blaszki w obrębie kości beleczkowatej przebiegają równolegle do długiej osi beleczek.

Homeostaza układu szkieletowego jest również zachowana dzięki procesowi przebudowy.