שלד האדם עשוי מעצמות ומסחוסים. תפקידי השלד הם: אחיזה לשרירים ומנופים לתנועתם, הגנה לאברים הפנימיים ושמירת צורת הגוף. בתוך חלק מהעצמות מצוי לשד-העצם בו נוצרים תאי-דם, והעצמות עצמן משמשות מאגר של סידן ושל מינרלים אחרים.

רקמת העצם העצם בנויה תאים הנתונים בתוך חומר-ביניים מוצק. מרכיביו העיקריים של החומר המוצק הם: כ-25% חומר אורגני, בעיקר חלבון, 45% מלחים מינרלים, בעיקר זרחת-הסידן והשאר, כ-30% מים. לו היה חומר-הביניים עשוי מלחים מינרלים בלבד הייתה עצם שבירה ופריכה מאוד, כמו עצם שרופה. לו הייתה העצם מוצקה כולה, היה משקלה הרב מסרבל מאוד את תנועת הגוף . לכן המבנה המיוחד המשותף לכל העצמות : חלק חיצוני (קורטיקלי), הבנוי מעצם צפופה (קומפקטית) וחלק מרכזי, הבנוי עצם ספוגית. החלק הקומפקטי נותן לעצם את הנוקשות הנחוצה לתפקוד המיכני, העצם הספוגית נותנת את הגמישות ומקלה את המשקל. העצם הקומפקטית (הצפופה) מהווה 80% מהשלד, עובייה משתנה בהתאם למיקומה. עצם זו בנוי מצירוף של מבני יסוד, הנקראים אוסטאונים osteon, או מערכת על-שם האורס Havers . לכולם אותו מבנה 4-20 שכבות טבעתיות של תאי עצם (אוסטאוציטים – (osteocyte), הנמצאים במרחק קבוע זה מזה וכן בין טבעת לטבעת. בין הטבעות שכבות של חומר עצם, שהופרש מתאי העצם ומורכב מסיבי קולגן, שבתוכם משובצים גבישי זרחת הסידן. כל אוטאוציט מחובר לשכנו על-ידי טבעות ציטופלסמטיות בכל הכיוונים (ציור 9.1) השלוחות נוגעות זו בזו אך לא מחוברות. מניחים שלסדור זה תפקיד בהזנת התאים וכן בחילופי חומרים בעצמות (ראה להן). במרכז האוסטאון – תעלה שצירה אורכי ומקביל לאורך העצם. בתוך התעלה עוברים כלי דם שתפקידם לספק חומרי מזון לאוסטאוציטים. פרט לתעלה האורכית יש גם תעלות שצירן מאונך לתעלות אלה והן מחברות ביניהן.אלה נקראות תעלות על-שם פולקמן Volkman’s canals. הן מוליכות כלי דם, כלי לימפה ועצבים מקרום העצם לתוך תעלות האורס ולמח העצם – לעצם הספוגית. העצם הספוגית מהווה 20% מהשלד. הרכב החומר האורגני והאאורגני שבתוכה זהה לעצם הצפופה, אך המבנה שונה. כאן הסדור הוא בצורה טרבקולות, כפיסונים, הנמצאות בחלל מח העצם לאורך ולרוחב. אלה בנויות מאותם סיבי קולגן עם גבישי זרחת הסידן המשובצים בתוכם.

האוסטאוציטים מסודרים לאורך הטרבקולה, ולא בצורה רדיאלית כמו באוסטאונים, לאורך ציר סיבי הקולגן. גם להם שלוחות ציטופלסמטיות המקשרות ביניהם. אין כלי דם בתוך הטרבקולה. התאים ניזונים מכלי דם שבתוך מח העצם. ריכוז הטרבולות משתנה מעצם לעצם וכן עם הגיל. עובדה היא כי ככל שריכוז הטרבקולות גדל יותר כך גדל חוזק העצם. בזיקנה מספר הטרבקולות הולך ופוחת וכוח העצם קטן. לסידור הטרבקולות – לאורך ולרוחב- יש תפקיד בהתנגדות לכיוון המיוחד בו פועל כוח על כל עצם. בנוסף לאוסטיאוציטים קיימים שי סוגים עיקריים של תאי-העצם: אוטיאובלסטים - osteoblats בוני העצם ואוסטיאוקלסטים – osteoclasts, הורסי העצם. ויסות פעולתם של שני סוגי התאים מביא לשמירת צורת העצם, לגידולה ולתיקונה בעת שבירה (ראה להלן). כל עצם עטופה במעטה של רקמת חיבור – קרום- העצם- periost. שכבה זו מכילה רשת-עצבים ענפה המעבירה, בין היתר, את תחושת הכאב העזה שאנו חשים עם פגיעה בעצם. בפריאוסט תאים יוצרי עצם, שתפקידם חשוב בעבויהעצם ולריפוי שבר. את העצם הטרבקולרית עוטף קרום אחד שנקרא אנדוסטיום – endostium ומבדיל בינה לבין מח העם. תפקידו בהוספת טרבקולות ובריפוי שברים ע"י תאים יוצרי עצם וכן בהגדלת קוטר העצם על-ידי ספיגה פנימית (ראה להלן).

הסחוס cartilage הסחוס הוא רקמת-חיבור סיבית, המרכיבה את רוב השלד הזמני של העובר, המהווה את המודל שעליו נוצרות העצמות. מהלידה ועד גמר ההתגרמות (גיל 18-21) נמצא הסחוס בעצמות הארוכות בין חלקן המרכזי לבין קצותיהן. סחוס זה מהווה את מקום התארכות העצם וצמיחתה (ראה התגרמות העצמות). במבוגר נותר סחוס במפרקים (ראה מפרקים). רקמת הסחוס מורכבת מתאי-סחוס, מחומר-יסוד ומסיבים. הסיבים מונחים בין תאי-הסחוס, כשחומר-היסוד השקוף ממלא את כל המרוחים שבין התאים לבין הסיבים. חומר-היסוד הוא אמורפי וחסר כל מבנה מסודר. הסיבים בנויים משרשרות ארוכות של חלבון הנקרא קולגן (יוצר דבק, היות שבהרתחה הוא מאבד את מבנהו הסיבי ונעשה חומר דביק הדומה לדבק נגרים חם). קיימות שלוש צורות סחוס. סחוס זכוכיתי – בו הסיבים עדינים, סחוס סיבי – בו הסיבים גסים, וסחוס גמיש – בו הסיבים גמישים. הסחוס הזכוכיתי – hyaline cartilage מצוי בקצות המפרקים הסינוביאלים בגוף : בירכיים, קרסוליים, מפרקים, כתפיים, שורשי ידיים. מבנה סיבי הקולגן שבו הוא מיוחד ועמיד בפני לחץ, נשיאת משקל והקטנת החיכוך. הסחוס הסיבי – Fibrocartilage מצוי במפרקים אחרים, לא סינוביאלים, בגוף כמו קצות הצלעות, עצם החזה וכו'.

גידול העצם והתגרמותה שתים הן דרכי ההתהוות של עצמות מיעוטן מזכימליות ורובן באמצעות סחוס: עוד בחיים העובריים התוך-רחמיים עוברים תאים מזכימלים שנמצאים בשכנות לכלי דם השתנות לתאיםיוצרי עצם – אוסטאובלסטים – ומתחילים להפריש חומר עצם, עד אשר הם מוקפים על ידו והופכים לאוסטאוציטים – תאי עצם. אלה אינם מסוגלים עוד ליצור עצם, תפקידם מתמצה בחלוף חומרים בלבד. תוצת הפעילות הנ"ל היא יצירה הדרגתית של עצם, עם עצם קומפקטית-צפופה מסביב ועצם ספוגית במרכז. קרום העצם מכיל תאים יוצרי עצם, שממשיכים ליצור רקמת עצם לכל אורך החיים.ב מקביל לו סופג האנדוסטיום את העצם הקומפקטית מצידה הפנימי ומוסיף טרבקולות. פעילות זו של בניה מצד חיצוני וספיגה מצד פנימי מביא להגדלת קוטר העצם. האופייני לצורה זו של התפתחות העצם הוא כי אין מעבר דרך סחוס. העצם נוצרת ישירות מרקמה מזנכימלית. צורת התפתחות זו אופיינית לעצמות שטוחות כמו גולגולת ואגן וכן לגידול ברוחב-קוטר – העצמות הארוכות. צורך התפתחות שנייה היא באמצעות סחוס והיא אופיינית לעצמות הארוכות.

בשלב ראשון נוצר סחוס עטוף בקרום שצורתו מזכירה את צורת העצם העתידה, המשמש כ"דפוס" להתפתחות עצם.ב חלק האמצעי של הסחוס, מתחת לקרום , מופיעים מוקדי-התגרמות. מוקדים אלה מתמזגים בחלקה התיכון של העצם לטבעת גרמית,המקיפה בשרוול את החלק הסחוסי. אחר-כך נוצרים מוקדי התגרמות נוספים בכל אחד מקצות העצם, אולם בקצות מוקד ההתגרמות אינו בהיקפו של הסחוס , כי אם במרכזו. במשך התהליך מהווה השרוול הגרמי את כל החלק התיכן של העצם ויוצר את הדיאפיזה – diaphysis. מרכזי- התגרמות שבקצוות מחליפים את הסחוס בעצם ומהווים את האפיפיזות "ראשים") – epiphysis פס רחבי צר של סחוס מתקיים עוד זמן רב בגבול הין הדיאפיזה והאפיפיזה – והיא המטפיזה – metaphysic. באזור המטפיזה ממשיכים תאי-הסחוס להתרבות ובדרך זו מתארכת העצם (ציור 9.3 )

המטפיזה, שהיא אזור הצמיחה הבלעדי של העצם, אינה מתרחבת כיוון שהתאים החדשים הקרובים לעצם מתגרמים כעבור זמן קצר. עם סיום הגדילה (בגיל 20 בערך) מתגרמת המטפיזה ונעלמת ובכך נגמר גידולה של העצם. מועדי הופעתם של מוקד-ההתגרמות הראושנים ומועדי הסתיימות תהליך ההתגרמות בכל עצם ועצם קבועים אצל אדם בריא וניתן להשתמש בהם לצורך קביעת גילו. במחלות שונות, הורמונאליות בעיקר, וכן בתת-תזונה חל עיכוב בהתפתחות העצמות , ובמקים אלה "גיל העצמות" נמוך מהגיל הקלנדרי. מיד עם תחילת ההתגרמות הדיאפיזות נוצר בהן חלל מרכזי, אליו חודרים לשד-עצמות וכלי-דם. בתחילת ההתגרמות העצם היא ספוגית. לא נוצר גוש המשכי וקשה של העצם ("עצם קומפקטית") אלא כעין רשת תלת ממדית של גשרוני עצם, אשר ברוחים שביניהם מצוי לשד-העצמות. מאוחר יותר, בהתהליך הריסת עצם על-ידי האוסטיאוקלסטים ובניית עצם על ידי האוסטיאובלסטין, נוצרת עצם צפופה "קומפקטית" בהיקף וספוגית במרכז. בדיאפיזות כמעט כל העצם צפופה, באיפיפיזות יש מעטה דק יחסית של עצם צפופה ומתחת לו עצם ספוגית ואין בהן חלל מרכזי.

חילוף החומרים של העצמות. כמות מלחי הסידן והזרחן ברקמת העצם תלויה בהפרשת כמות נכונה של הורמון בלוטת יותר-התרים (פרתהורמון) ובהימצאות כמות נכונה של ויטמין D. הפרתהורמון שומר על משק הסידן והזרחן שבגוף ועל רמתם בפלסמה. כאשר הוא מופשרש בכמות גדולה מדי – עוזב סידן את העצמות. ריכוזו בדם עולה ויותר סידן מופרש בשתן. העצמות נעשות שבירות ומתהווים בהם חללים. במצבי חוסר של ויטמין D לא נספגת כמות מספיקה שלסידן וזרחן ממערכת העיכול; כתוצאה מכך העצמות מתרככות, נחלשות ומתעקמות. סיבת מחלה הרכבת היא מחסור בויטמין D בגיל הילדות. הרמה הממוצעת של הסידן בפלסמה היא 10 מ"ג % או 5 מא"ק/ל. נוסף לויטמין D , האחראי בעיקר לויסות ספיגת הזרחן והסידן מהמזון אל הדם ולפרתהורמון, המוסת את חילוף הסידן והזרחן בין העצם ובין הדם, קיים הורמון נוסף המשתתף בויסות משק הסידן בעצם. הוא מופרש מבלוטת התרים (תירואיד) ונקרא תירוקלציטונין – Thyrocalcitonine או בקיצור קלציטונין. הורמון זה מונע מעבר סידר מהעצם אל הדם ופעולותו הפוכה, אפוא, לפעולת הורמון בלוטת יותרת-התריס.

סוגי עצמות לו היתה העצם מוצקה כולה, היה משקלה הרבה מסרבל מאוד את תנועה הגוף . במשך דורות רבים של התפתחות הגיע הטבע בתחום זה לפתרונות הנדסיים התואמים להפליא את חוקי המיסטיקה של מהנדסי הבניין המשיגים בחישוביהם מכסימום של חוזק באמצעות מינימום של חומר בנייה. בציור 9.4 ניתנת השוואה בין מבנה עצם הירך ומבנה של תמוכה אדריכלית. מבחינת הצורה אפשר לחלק את העצמות לשלוש קבוצות: א. עצמות ארוכות – שהן עצמות הגפים. בנויות כצינורות חלולים. קליפת העצם, שהיא דופן הצינור, עשויה מרקמת-עצם צפופה. בחלל העצם, במקומות הזקוקים לתמיכה, נוצרים כפסיסי עצם במוח, התואמים את חוקי המיסטיקה (ציור 9.4) כפסיסים trabeculae - אלה מהווים את עיקרה של ליבת-העצם. ב. עצמות שטוחות – הללו בונות דפנות של חללים להגנת האברים שבתוכם: עם אלו נמנות עצמות-הגולגולת, צלעות ועצמות חגורת הכתפיים וחגורת המתנים. הן עשויות משני לוחות של רקמה צפופה, וביניהם שכבת רקמה ספוגית. ג. עצמות קטנות – אלה עצמות בעלות צורות שונות, המהוות מערכות שדרושה בהן תנועה רבה; עם אלה נמנות החוליות, עצמות כפות הידיים והרגלים ועוד.

מפרקים articulations, joints המפרקים הם המבנים שהודות להם מתאפשרת יכולת התנועה הרבה של הגוף. בהתאם לצרכים המיוחדים לכל מקום-מפגש בין שתי עצמות או יותר קיימים פתרונות שונים של שילוב מידות התנועה, היציבות והגמישות הנחוצות. לדוגמה נתאר את מרק הירך בצורתו ובעמקו מותאם מכתש המפרק באגן הירכיים בדיוק לצורתו של ראש עצם-הירך, היושב בתוכו. שני שטחי המגע מצופים שכבת סחוס חלקה מאד. ההתאמה בין שטחי המגע היא כה מדויקת עד שנותר ביניהם סדק נימי בלבד. כל המפרק נתון בתוך שק של רמה חיבורית, שצדו הפנימי הוא קרום דק וחלק, החלמה – synovia, המפריש כמות קטנה של נוזל סמיך. הנוזל ממלא את החלל הנימי בין שטחי המגע של המפרק ואת החלל הקטן בין חלקי המפרק הגרמיים וחלקיו החיבוריים. המפרק שתואר לעיל קרוי מפרק סינוביאלי (מפרק חלמי) , והוא אפייני למפרקי הגפיים ולמפרקי הלסת התחתונה. סוגים אחרים של מפרקים הם המפרקים הלא-סינוביאליים יש כמה אפשריות: העצמות קשורות זו בזו ישירות (התפרים בגולגולת), העצמות קשורות בניהן ע"י סחוס (חיבור הצלעות לעצם החזה) או שהעצמות קשורות בניהן ע"י רקמת-חיבור (הקצוות המרוחקים של עצמות האבוב והנגר).

סקירת עצמות השלד Spine בנוי 34 חוליות - vertebra כדלקמן: (ציור 9.10) 7 חוליות צוואר, 12 חוליות חזה; 5 חוליות מתנים; 5 חוליות העצה היוצרות על-ידי התמזגותן את עצם-העצה – sacrum, 4-5 חוליות העוקץ, המחברות יחד לעצם העוקץ coccyx (9.11) כל חוליה עשויה מגוף החוליה וזיזים אחדים (ציור 9.12). הזיזים הפונים אחורה, כלפי מעלה וכלפי מטה, נושאים עליהם מפרקים, המחברים את החוליה עם זו שמעליה ועם זו שמתחתיה. שני הזיזים היוצאים מגוף החוליה לאחור מתחברים ביניהם ויוצרים טבעת. הטבעות של כל החוליות מונחות אחת מתחת לחברתה וכך נוצר נצור גרמי – תעלת השדרה – שבו מונח מוח-השדרה. בין חוליה לחוליה מצויות דיסקיות של רקמה סחוסית גמישה, המקנות לעמוד-השדרה את גמישותו הרבה ויחד עם המפרקים הביןן-חולייתיים הן מאפשרות תנועה רבה. בין שתי חוליות הצוואר הראשונות (רוכב וסובב) מצוי מפרק המאפשר תנועה סיבובית לצדדים.