La locomozione nei vertebrati richiede che i muscoli si contraggano consentendo il movimento delle parti del corpo. Lo scheletro dei vertebrati è composto da osso e cartilagine legati al muscolo scheletrico attraverso i tendini. Lo scheletro si forma in un processo graduale avviato dalla condensazione dei precursori mesenchimali mesodermici (è un tipo di cellula staminale adulta, immatura e indifferenziata e ha origine dal mesoderma) nei siti futuri dell'osso.

Una volta formato, lo scheletro viene continuamente rimodellato per tutta la vita, il che consente la riparazione di microdanni e risposta adattativa a carichi meccanici aumentati o diminuiti.

Il processo di rimodellamento osseo è ottenuto dalle azioni coordinate degli osteoblasti che formano l'osso, degli osteoclasti che riassorbono l'osso e degli osteociti, la regolazione del rimodellamento osseo e la partecipazione all’omeostasi del fosfato.

Molte delle vie di segnalazione sovrapposte presenti nello sviluppo muscolare e osseo esercitano funzioni simili in entrambi i tessuti. Lo stretto legame fisico tra osso e sviluppo muscolare è evidente anche prima della nascita.

Durante la crescita postnatale nei mammiferi, la massa ossea e muscolare aumenta in modo drammatico e proporzionale, raggiungendo il picco di massa all'incirca nello stesso periodo (25-30 anni).

Un determinante fondamentale del picco di massa ossea e muscolare è il background genetico. E' stato anche proposto che quest’ultimo potrebbe determinare la reattività dell'unità muscolo-osso agli stimoli meccanici.

A questi determinanti genetici della massa ossea e muscolare si sovrappongono gli stimoli anabolici che si verificano dopo la nascita, il più dominante dei quali è la pubertà. Durante lo scatto di crescita puberale, la massa ossea e muscolare si accumulano rapidamente sotto l'influenza di GH (ormone della crescita), IGF-1(La Somatomedina C, fattore di crescita insulino simile) e ormoni sessuali. Gli aumenti puberali della massa magra vengono rilevati dell'aumento del BCM (massa metabolicamente attiva), suggerendo che la massa scheletrica aumenta per far fronte agli stress causati dall'aumento forza muscolare.

Sebbene le femmine entrino prima nella pubertà, i maschi hanno uno scatto di crescita puberale più lungo e un picco di crescita longitudinale di maggiore velocità rispetto alle femmine, che alla fine si traduce in un'altezza maggiore del 10% e un picco di massa ossea maggiore del 25% (nei maschi).

Oltre ai determinanti genetici e ai fattori umorali, l’attività fisica svolta da un individuo, ha un ruolo enorme riguardo la determinazione della massa muscolare e ossea post-natale. L’attività fisica ha effetti anabolici sullo scheletro:

• diretti →attraverso le forze meccaniche generate dall’azione muscolare

• indirette →attraverso la regolazione endocrina (aumento di GH e IGF-1)

Il disuso o lo sgravio dell’unità muscolo-osso negli individui immobilizzati o dopo un volo spaziale, rispettivamente, provoca una grave perdita di massa ossea e muscolare.

La massa sia del muscolo scheletrico che dell'osso sono profondamente influenzati dall'età. L'atrofia muscolare correlata all'età, denominata "sarcopenia", è caratterizzata dalla perdita sia della forza che della massa muscolare scheletrica. La massa muscolare diminuisce dal 3% all'8% per decennio dopo i 30 anni e solo il ritmo della perdita muscolare accelera dopo i 60 anni di età.

In effetti, l'atrofia muscolare legata all'età può coesistere con l'osteoporosi, stabilendo un circolo vizioso tra muscoli disfunzionali e ossa. Questa perdita di osso legata all'età è il risultato di una ridotta capacità di rimodellarsi efficacemente.