Comprehensive evaluation of the antioxidant, anti-inflammatory, and anti-apoptotic effects of hydroxytyrosol in skeletal muscle ischemia–reperfusion injury
Tayfun Özdem1, Şahin Kaymak2, Hakan Kartal3, Ertan Demirdaş3, Gökhan Erol3, Elif Ertaş4, Başak Yavuz5, Faruk Metin Çomu6, Tuna Demirkıran1, Muharrem Emre Özdaş7, Işıl Taşöz Özdaş1, Rahman Şenocak21Department of Cardiovascular Surgery, Gulhane Education and Research Hospital, Ministry of Health, Ankara-Türkiye2Department of General Surgery, Gulhane Education and Research Hospital, University of Health Sciences, Ankara-Türkiye
3Department of Cardiovascular Surgery, Gulhane Education and Research Hospital, University of Health Sciences, Ankara-Türkiye
4Department of Biostatistics, Selçuk University, Konya-Türkiye
5Department of Histology and Embryology, Izmir Democracy University Faculty of Medicine, Izmir-Türkiye
6Department of Physiology, Kirikkale University Faculty of Medicine, Kirikkale-Türkiye
7Department of Pediatric Cardiovascular Surgery, Etlik City Hospital, Ankara-Türkiye
BACKGROUND: Skeletal muscle ischemia–reperfusion (I/R) injury is a complex pathological process characterized by excessive reactive oxygen species production, activation of inflammatory cascades, and apoptosis, ultimately resulting in substantial structural and functional tissue damage. Hydroxytyrosol (HT), a naturally occurring phenolic compound predominantly in olive-derived products, exhibits potent antioxidant and anti-inflammatory properties. This study aimed to comprehensively evaluate the potential protective effects of HT against lower-extremity skeletal muscle I/R injury in an experimental rat model.
METHODS: Twenty-four adult Wistar albino rats were randomly assigned to four experimental groups: Sham, HT-Control, I/R, and HT+I/R. Hind-limb ischemia was induced for two hours, followed by two hours of reperfusion. In the treatment group, HT (10 mg/kg, intraperitoneally) was administered 30 minutes before ischemia induction. Serum oxidative stress parameters, including total antioxidant status (TAS), total oxidant status (TOS), and oxidative stress index (OSI), were measured. Skeletal muscle tissues were evaluated histopathologically, and interleukin-1β (IL-1β) levels, caspase-3 expression, and terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL)-positive apoptotic cells were assessed.
RESULTS: Compared with the Sham group, the untreated I/R group exhibited significantly higher TOS and OSI levels, increased histopathological injury scores, marked inflammatory cell infiltration, and enhanced apoptotic activity (p<0.05). HT administration significantly attenuated oxidative stress, reduced inflammatory responses, decreased tissue injury severity, and lowered apoptotic indices compared with the I/R group (p<0.05).
CONCLUSION: Hydroxytyrosol exerted significant protective effects against skeletal muscle I/R injury by attenuating oxidative stress, suppressing inflammatory mediators, and reducing apoptosis. These findings highlight the therapeutic potential of HT as a promising adjunctive strategy in the prevention and management of ischemia–reperfusion-induced tissue damage.
Keywords: Apoptosis, hydroxytyrosol, ischemia–reperfusion, oxidative stress, skeletal mus
İskelet kası iskemi–reperfüzyon hasarında hidroksitirozolün antioksidan, anti-enflamatuvar ve anti-apoptotik etkilerinin kapsamlı değerlendirilmesi
Tayfun Özdem1, Şahin Kaymak2, Hakan Kartal3, Ertan Demirdaş3, Gökhan Erol3, Elif Ertaş4, Başak Yavuz5, Faruk Metin Çomu6, Tuna Demirkıran1, Muharrem Emre Özdaş7, Işıl Taşöz Özdaş1, Rahman Şenocak21Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı, Sağlık Bakanlığı, Ankara-Türkiye2Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Genel Cerrahi Anabilim Dalı, Sağlık Bilimleri Üniversitesi, Ankara-Türkiye
3Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı, Sağlık Bilimleri Üniversitesi, Ankara-Türkiye
4Selçuk Üniversitesi, Biyoistatistik Anabilim Dalı, Konya-Türkiye
5İzmir Demokrasi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, İzmir-Türkiye
6Kırıkkale Üniversitesi Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı, Kırıkkale-Türkiye
7Etlik Şehir Hastanesi, Çocuk Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı, Ankara-Türkiye
AMAÇ: İskelet kası iskemi-reperfüzyon (I/R) hasarı; reaktif oksijen türlerinin aşırı üretimi, enflamatuvar yanıtın aktivasyonu ve apoptoz ile karakterize, sonuçta belirgin yapısal ve fonksiyonel doku hasarına yol açan karmaşık bir patolojik süreçtir. Zeytin ve zeytin ürünlerinde doğal olarak bulunan fenolik bir bileşik olan hidroksitirozol (HT), güçlü antioksidan ve antienflamatuvar özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, alt ekstremite iskelet kası I/R hasarı oluşturulan deneysel sıçan modelinde HT’nin olası koruyucu etkilerinin kapsamlı olarak değerlendirilmesi amaçlandı.
GEREÇ VE YÖNTEM: Yirmi dört erişkin Wistar albino sıçan rastgele dört gruba ayrıldı: Sham, HT-kontrol, I/R ve HT+I/R. Arka ekstremitede 2 saat iskemi ve ardından 2 saat reperfüzyon uygulandı. Tedavi grubunda, iskemi indüksiyonundan 30 dakika önce HT (10 mg/kg, intraperitoneal) uygulandı. Serum total antioksidan kapasite (TAS), total oksidan durum (TOS) ve oksidatif stres indeksi (OSI) ölçüldü. İskelet kası dokuları histopatolojik olarak incelendi; ayrıca interlökin-1β (IL-1β), kaspaz-3 ekspresyonu ve TUNEL-pozitif apoptotik hücreler değerlendirildi.
BULGULAR: Tedavi uygulanmayan I/R grubunda, Sham grubuna kıyasla TOS ve OSI düzeyleri, histopatolojik hasar skorları, enflamatuvar hücre infiltrasyonu ve apoptotik aktivite anlamlı derecede artmıştı (p<0.05). HT uygulaması, I/R grubuna göre oksidatif stres belirteçlerini, enflamatuvar yanıtı, doku hasarının şiddetini ve apoptotik indeksleri anlamlı olarak azalttı (p<0.05).
SONUÇ: Hidroksitirozol, oksidatif stresi azaltarak, enflamasyonu baskılayarak ve apoptozu inhibe ederek iskelet kası I/R hasarına karşı belirgin koruyucu etki göstermiştir. Bu bulgular, HT’nin iskemi-reperfüzyona bağlı doku hasarının önlenmesi ve tedavisinde umut verici bir yardımcı tedavi stratejisi olabileceğini düşündürmektedir.
Anahtar Kelimeler: Apoptozis, hidroksitirozol, iskemi-reperfüzyon, iskelet kası, oksidatif stres
Manuscript Language: English