Apoptoos

Apoptoos (kreeka keeles apoptosis '(lehtede) äralangemine') ehk programmeeritud rakusurm (ka loomulik rakusurm või ettemääratud rakusurm) on normaalse füsioloogiaga hulkraksete organismide rakkudes valdavalt rakkudesisene reguleeritud kompleksne süsteem, mille tööd reguleerivad nii geenid, retseptorid, transkriptsioonifaktorid kui ka rajad. Apoptoosi käivitudes DNA fragmenteerub, väheneb raku maht ja kaovad mitokondriaalsed funktsioonid. Toimub väiksemate rakumembraaniga kaetud osiste komplekteerimine, mis kohe fagotsütoosi käigus lagundatakse. Nii saab organism töödelda ja taaskasutada nii aegunud, vigaseid, muteerunud, liigsed või ebanormaalseid rakke, selleks et areneda, kasvada, paljuneda jms. Apoptoosi protsess võimaldab organismil kontrollida keha rakkude koguarvu. Apoptoos on omane enamikule hulkraksetele organismidele.  

Tavalise täiskasvanud inimese organismis sureb apoptoosi tõttu ööpäevas 50 kuni 70 miljardit rakku. Et inimese kehas arvatakse olevat umbes 100 triljonit rakku, siis on see vaid umbes 0,06%. Uusi rakke sünnib mitoosi käigus umbes sama palju juurde.

Apoptoosil on oluline roll näiteks embrüo arengus, kus selle protsessi abil eemaldatakse varasemate evolutsiooniastmete tunnused, mis lootel arengu käigus tekivad. Samuti kujunevad tänu liigsete rakkude apoptootilisele surmale loote arengus sõrmede ja varvaste vahed. 

Apoptoosi mittetoimumise korral võib organism areneda väärarengute, stigmade (näiteks sündaktüülia) või atavismidega (näiteks kolmas rinnanibu).

Rakus, mis sureb vastavalt apoptoosi mehhanismile, toimuvad kindlad biokeemilised ja morfoloogilised muutused, mille tulemusena laguneb rakk väikesteks osadeks, vesiikuliteks, mis on ümbritsetud rakumembraaniga. Raku tsütoplasma komponendid ei satu rakkudevahelisse ruumi, vaid makrofaagid lagundavad need. Apoptoositsükkel toimub väga kiiresti, 30-60 minuti jooksul. Apoptoos erineb teist tüüpi rakkude surmast nekroosist.

Apoptoosi rajad, valk p53, apoptosoom jt molekulid 
Apoptoosi üks käivitajatest on valk p53, mis kontrollib raku DNA seisukorda. Kui selle valgu funktsioon on kahjustatud, siis loomulik apoptoos  käivituda ei saa ja võib tekkida rakkude kontrollimatu paljunemine – hea- ja pahaloomulised kasvajad. Peale rakusisese surma ahelreaktsiooni on olemas ka väline apoptoosirada, mille käivitavad T-rakud, mis omakorda käivitavad rakusisesed rajad. Teisisõnu rakk võib siirduda apoptoosile üksnes sisemiste radade kaudu või välimiste radade kaasabiga. Rada tähendab vastavate molekulide reaktsioone, mis ahelreaktsioonina viivad raku programmeeritud surmani. Üks tähtis rakusisene molekul, mis rakku surmateel, varajases apoptoosi faasis edasi aitab on mitokondrites sisemembraanis paiknev valk tsütokroom-c. Tavaliselt on selle molekuli funktsioon elektronide transportahelas elektronide edasi- ja ülekandmine. Kui apoptoos vallandub, moodustuvad mitokondri välismembraani valkudest Bax ja Bak kanalid, mille kaudu tsütokroom-c väljub mitokondrist raku tsütoplasmasse, mis viib nõndanimetatud apoptosoomi ja kaspaaside molekulide aktiveerimiseni. Kaspaasid viivad rakusurma lõpuni. Apoptoosi rada on keerulisem, detailiderohke, paljude molekulide koostöö. Vaid üldjoontes kulgeb rada ülalpool kirjeldatud viisil.

Apoptoosi uurimine 
2002. aastal said Sydney Brenner, Robert Horvitz, John E. Sulston Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna varbussi (Caenorhabditis elegans) rakkude arenguliinide koostamise eest, mille käigus täpsustati ka programmeeritud rakusurma toimemehhanismi.

Vaata ka
Apoptoosi indutseeriv faktor
Fagotsütoos
Endotsütoos
Pinotsütoos
Signaalmolekulid

Viited

Välislingid 
Apoptoos (inglise keeles)
 Animatsioon http://www.youtube.com/watch?v=hqhxnWty5jc
 Charles O. Pickens, Cell Apoptotic Signalling Pathways, Nova Science Pub Inc; 1 ed 2006), ISBN  978-1600215070.Google`i raamatu osaline veebiversioon (vaadatud 07.06.2013) 
 Neurobioloog Urmas Arumäe intervjuu Horisondis. Pealkiri: Programmeeritud surm äratab närvisüsteemi ellu. Horisont 1/2010  https://www.digar.ee/viewer/et/nlib-digar:63492/152005/page/16 (Horisondi lk 16 -19 loetav Digaris) 
Rakubioloogia