Effect of Quercetin on Radiosensitivity and Adaptive Response in Mice

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The work is devoted to the study of action of quercetin on radiosensitivity and induction of radiation adaptive response according to the criterion of cytogenetic damage in bone marrow cells under irradiation of mice with low and medium doses of X-rays. It was found that a single intraperitoneal administration of quercetin at a dose of 27.9 mg/kg leads to a significant increase in the radioresistance of mice to X-ray radiation at a dose of 1.5 Gy 5 and 24 h after injection, but not 20 min and 1 h, and does not change the value of adaptive response. Administration of quercetin at a concentration of 279 mg/kg 1 h before irradiation increased the radiosensitivity of mice but resulted in the disappearance of adaptive response. The involvement of oxidative stress levels and heat shock proteins at different stages of induction and formation of adaptive response depending on quercetin concentration is discussed.

About the authors

O. M Rozanova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: rozanova.iteb@gmail.com
Pushchino, Moscow Region, Russia

T. A Belyakova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

E. N Smirnova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

References

  1. Thathamangalam Ananthanarayanan A., Raavi V., Srinivas Kondaveeti S., Ramachandran I., and Perumal V. Insights on the radiation-induced adaptive response at the cellular level and its implications in cancer therapy. Cytogen. Genome Res., 163 (5–6), 257–273 (2023).doi: 10.1159/000534500
  2. Когарко И. Н., Аклеев А. В., Петушкова В. В., Нейфах Е. А., Когарко Б. С., Ктиторова О. В. и Селиванова Е. И. Адаптивный ответ как критерий оценки индивидуальной радиочувствительности человека. Обзор. Радиация и риск (Бюл. Национального радиационно-эпидемиологического регистра), 31 (1), 93–104 (2022).doi: 10.21870/0131-3878-2022-31-1-93-104
  3. Stecca C. and Gerber G. B. Adaptive response to DNAdamaging agents: a review of potential mechanisms. Biochem. Pharmacol., 55 (7), 941–951 (1998).doi: 10.1016/s0006-2952(97)00448-6
  4. Wang B., Tanaka K., Maruyama K., Ninomiya Y., Katsube T., and Nenoi M. Induction of adaptive response in utero by ionizing radiation: A radiation quality dependent phenomenon. Biocell, 46 (10), 2315–2325 (2022).doi: 10.32604/biocell.2022.021161
  5. Розанова О. М., Смирнова Е. Н., Белякова Т. А. и Стрельникова Н. С. Исследование радиочувствительности и индукции адаптивного ответа в лимфоцитах периферической крови пациентов с синдромом вторичного иммуннодефицита. Биофизика, 68 (5), 932–940 (2023).doi: 10.31857/S0006302923050137
  6. Balakin V. E., Rozanova O. M., Strelnikova N. S., Smirnova E. N., and Belyakova T. A. Study of radiosensitivity and induction of radiation adaptive response in peripheral blood lymphocytes of patients with oncological diseases using the micronuclear test. Dokl. Biochem. Biophys., 518 (1), 355–360 (2024).doi: 10.1134/S1607672924600362
  7. Cortese F., Klokov D., Osipov A., Stefaniak J., Moskalev A., Schastnaya J., Cantor C., Aliper A., Mamoshina P., Ushakov I., Sapetsky A., Vanhaelen Q., Alchinova I., Karganov M., Kovalchuk O., Wilkins R., Shtemberg A., Moreels M., Baatout S., Izumchenko E., and Zhavoronkov A. Vive la radiorésistance!: converging research in radiobiology and biogerontology to enhance human radioresistance for deep space exploration and colonization. Oncotarget, 9 (18), 14692–14722 (2018).doi: 10.18632/oncotarget.24461
  8. Rödel F., Frey B., Gaipl U., Keilholz L., Fournier C., Manda K., Schöllnberger H., Hildebrandt G., and Rödel C. Modulation of inflammatory immune reactions by low-dose ionizing radiation: molecular mechanisms and clinical application. Curr. Med. Chem., 19 (12), 1741– 1750 (2012). doi: 10.2174/092986712800099866
  9. Салеева Д. В. и Засухина Г. Д. Перспективы применения малых доз радиации в комплексной терапии COVID-19. Вопр. вирусологии, 66 (4), 252–258 (2021). doi: 10.36233/0507-4088-62
  10. Balakin V. E., Zaichkina S. I., Klokov D. Iu., Aptikaeva G. F., Akhmadieva A. K., Rozanova O. M., and Smirnova E. N. Determination of the effect of long-term maintenance of the radiation adaptive response in murine bone marrow. Dokl. Akad. Nauk, 363 (6), 843–845 (1998).
  11. Балакин В. Е., Заичкина С. И., Розанова О. М., Клоков Д. Ю., Аптикаева Г. Ф., Ахмадиева А. Х. и Смирнова Е. Н. Малые дозы ионизирующего излучения подавляют рост спонтанного уровня цитогенетических повреждений, обусловленный старением организма (эффект стабилизации генома). Докл. РАН, 374 (2), 271–273 (2000).
  12. Заичкина С. И., Розанова О. М., Ахмадиева А. Х., Аптикаева Г. Ф., Сорокина С. С., Смирнова Е. Н. и Вахрушева О. А. Изучение генетической нестабильности у потомков мышей, облученных низкоинтенсивным излучением с высокой линейной потерей энергии. Радиац. биология. Радиоэкология, 49 (1), 55– 59 (2009).
  13. Иванченко А. В., Башарин В. А., Драчев И. С., Селезнев А. Б. и Бушманов А. Ю. К вопросу о фармакологической защите при облучении в непоражающих дозах: возможно, необходимо? Сообщение 3 Обзор опыта изучения и перспектив применения противолучевых средств. Мед. радиология и радиац. безопасность, 68 (2), 35–52 (2023).doi: 10.33266/1024-6177-2023-68-2-35-52
  14. Zaichkina S. I., Rozanova O. M., Aptikaeva G. F., Akhmadieva A. Kh., Klokov D. Y, and Smirnova E. N. Induction of cytogenetic damages by combined action of heavy metal salts, chronic and acute gamma irradiation in bone marrow cells of mice and rats. Радиац. биология. Радиоэкология, 41 (5), 514–518 (2001).
  15. Zaichkina S. I., Rozanova O. M., Akhmadieva A. K., Aptikaeva G. F., Klokov D. Y., Smirnova E. N., and BalakinV. E. Detection of genome instability in descendants of male mice exposed to chronic low-level γ-radiation using the test “adaptive response”. Радиац. биология. Радиоэкология, 42 (6), 608–611 (2002).
  16. Тутельян В. А., Батурин А. К., Васильев А. В., Вржесинская О. А., Высоцкий Г. В., Гаппаров М. М., Коденцова В. М., Конь И. Я., Кравченко Л. В., Куваева И. Б., Кулакова С. Н., Лаптева Н. В., Мазо В. К., Соколов А. И., Сото С. X., Спиричев В. Б., Хотимченко С. А., Шатров Г. Н., Шевелева С. А., Эллер К. И., Онищенко Г. Г., Петухов А. И., Кукес В. Г., Суханов Б. П., Тюкавкина Н. А., Самылина И. А., Григорьев А. И., Петров Р. В., Мартынов А. И., Багирова В. Л., Девиченский В. М., Семенов Б. Ф., Михайлова Н. А., Шабров А. В., Дадали В. А., Ткаченко Е. И., Лесиовская Е. Е., Быков В. А., Сокольская Т. А., Колхир В. К., Скальный А. В., Нужный В. П., Булаев В. М. и Скальная М. Г. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ (Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, М., 2004).
  17. Чиряпкин А. С., Золотых Д. С. и Поздняков Д. И. Обзор биологической активности флавоноидов: кверцетина и кемпферола. Juvenis scientia, 9 (2), 5–20 (2023). doi: 10.32415/jscientia_2023_9_2_5-20
  18. Cizmarova B., Hubkova B., and Birkova A. Quercetin as an effective antioxidant against superoxide radical. Functional Food Science, 3 (3), 15–25 (2023).DOI: 0.31989/ffs.v3i3.1076
  19. Filipe P., Morlière P., Patterson L. K., Hug G. L., Mazière J. C., Freitas J. P., Fernandes A., and Santus R. Oxygen-copper (II) interplay in the repair of semi-oxidized urate by quercetin bound to human serum albumin. Free Radic. Res., 38 (3), 295–301 (2004).doi: 10.1080/10715760310001626257
  20. Sun B., Sun G. B., Xiao J., Chen R. C., Wang X., Wu Y., Cao L., Yang Z. H., and Sun X. B. Isorhamnetin inhibits H₂O₂-induced activation of the intrinsic apoptotic pathway in H9c2 cardiomyocytes through scavenging reactive oxygen species and ERK inactivation. J. Cell. Biochem., 113 (2), 473–485 (2012). doi: 10.1002/jcb.23371
  21. Kyaw M., Yoshizumi M., Tsuchiya K., Kirima K., and Tamaki T. Antioxidants inhibit JNK and p38 MAPK activation but not ERK 1/2 activation by angiotensin II in rat aortic smooth muscle cells. Hypertension Res., 24 (3), 251–261 (2001). doi: 10.1291/hypres.24.251
  22. Yao R., Cui W., Wang W., Feng C., Chen Y., and Zhao X. Metabolomics revealed that quercetin improved spleen metabolism disorders and regulated the brain-spleen axis in perimenopausal depression model rats. J. Pharmaceut. Biomed. Analysis, 258, 116744 (2025).doi: 10.1016/j.jpba.2025.116744
  23. Jiang L., Yi R., Chen H., and Wu S. Quercetin alleviates metabolic-associated fatty liver disease by tuning hepatic lipid metabolism, oxidative stress and inflammation. Animal Biotechnol., 36 (1), 2442351 (2025).doi: 10.1080/10495398.2024.2442351
  24. Sudaka Y., Mitsui T., Kida H., Sultana M. J., Nishikawa M., Ikushiro S., and Yamaguchi N. Validation of a quantitation method for conjugated quercetin in human plasma. J. Pharmaceut. Biomed. Analysis, 258, 116738 (2025). doi: 10.1016/j.jpba.2025.116738
  25. Al Balawi A. N., Eldiasty J. G., Mosallam S. A. R., ElAlosey A. R., and Elmetwalli A. Assessing multi-target antiviral and antioxidant activities of natural compounds against SARS-CoV-2: an integrated in vitro and in silico study. Bioresources and Bioprocessing, 11 (1), 108 (2024). doi: 10.1186/s40643-024-00822-z
  26. Percie du Sert N., Hurst V., Ahluwalia A., Alam S., Avey M. T., Baker M., Browne W. J., Clark A., Cuthill I. C., Dirnagl U., Emerson M., Garner P., Holgate S. T., Howells D. W., Karp N. A., Lazic S. E., Lidster K., MacCallum C. J., Macleod M., Pearl E. J., and Würbel H. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLoS Biol., 18 (7), e3000410 (2020).doi: 10.1371/journal.pbio.3000410
  27. Smith J. A., van den Broek F. A., Martorell J. C., Hackbarth H., Ruksenas O., and Zeller W. FELASA Working Group on Ethical Evaluation of Animal Experiments Principles and practice in ethical review of animal experiments across Europe: summary of the report of a FELASA working group on ethical evaluation of animal experiments. Lab. Animals, 41 (2), 143–160 (2007).doi: 10.1258/002367707780378212
  28. Zaichkina S. I., Klokov D. I., Rozanova O. M., Aptikaeva G. F., Akhmadieva A. K., and Smirnova E. N. Correlation between the duration of radiation adaptive response in bone marrow cells of mice and the dose of gamma-irradiation in vivo. Genetika, 35 (9), 1274–1279 (1999).
  29. Заичкина С. И., Кондакова Н. В., Розанова О. М., Аптикаева Г. Ф., Ахмадиева А. Х., Сахарова В. В. и Быков В. А. Тестирование противолучевого действия биологически активных веществ в диапазоне средних и малых доз облучения с использованием цитогенетического показателя − микроядерного теста. Хим.-фармацевтич. журн., 38 (8), 3–8 (2004).
  30. Миронов А. Н., Бунатян Н. Д. и Васильев А. Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств (Гриф и К, М., 2012).
  31. MacGregor J. T., Wehr C. M., Manners G. D., Jurd L., Minkler J. L., and Carrano A. V. In vivo exposure to plant flavonols. Influence on frequencies of micronuclei in mouse erythrocytes and sister-chromatid exchange in rabbit lymphocytes. Mutation Res., 124 (3–4), 255–270 (1983). doi: 10.1016/0165-1218(83)90197-0
  32. Depuydt J., Baert A., Vandersickel V., Thierens H., and Vral A. Relative biological effectiveness of mammography X-rays at the level of DNA and chromosomes in lymphocytes. Int. J. Radiat. Biol., 89 (7), 532–538 (2013). doi: 10.3109/09553002.2013.782447
  33. Кащеев В. В. и Пряхин Е. А. Медицинское диагностическое облучение: проблема радиационной безопасности. Обзор. Радиация и риск (Бюл. Национального радиационно-эпидемиологического регистра), 27 (4), 49–64 (2018).doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-4-49-64
  34. Васин М. В. и Ушаков И. Б. Радиомодуляторы как средства биологической защиты от окислительного стресса при воздействии ионизирующей радиации. Усп. соврем. биологии, 140 (1), 3–18 (2020).doi: 10.31857/S0042132420010081
  35. Gerić M., Domijan A. M., Gluščić V., Janušić R., Šarčević B., and Garaj-Vrhovać V. Cytogenetic status and oxidative stress parameters in patients with thyroid diseases. Mutation Res., 810, 22–29 (2016).doi: 10.1016/j.mrgentox.2016.09.010
  36. Орлова С. В., Татаринов В. В., Никитина Е. А., Шеремета А. В., Ивлев В. А., Васильев В. Г. и Горяинов С. В. К вопросам биодоступности и безопасности дигидрокверцетина (обзор). Хим.-фармацевтич. журн., 55 (11), 3–8 (2021).doi: 10.30906/0023-1134-2021-55-11-3-8
  37. Васин М. В., Ушаков И. Б., Ковтун В. Ю., Комарова С. Н., Семёнова Л. А., Королёва Л. В. и Афанасьев Р. В. Влияние сочетанного применения кверцетина и индралина на процессы пострадиационного восстановления системы кроветворения при острой лучевой болезни. Радиац. биология. Радиоэкология, 51 (2), 247–251 (2011).
  38. Рождественский Л. М. Проблемы разработки отечественных противолучевых средств в кризисный период: поиск актуальных направлений развития. Радиац. биология. Радиоэкология, 60 (3), 279–290 (2020). doi: 10.31857/S086980312003011X
  39. Когарко И. Н., Аклеев А. В., Петушкова В. В., Нейфах Е. А., Когарко Б. С., Ктиторова О. В. и Ганеев И. И. К вопросу о формировании адаптивного ответа под действием природного и профессионального факторов хронического облучения. Обзор литературы. Радиация и риск (Бюл. Национального радиационно-эпидемиологического регистра), 30 (3), 134–148 (2021).doi: 10.21870/0131-3878-2021-30-3-134-148
  40. Аптикаева Г. Ф., Заичкина С. И., Клоков Д. Ю., Розанова О. М., Смирнова Е. Н. и Ахмадиева А. Х. Малые дозы радиации снижают уровень спонтанного и гамма-индуцированного хромосомного мутагенеза в клетках костного мозга мышей in vivo. Радиац. биология. Радиоэкология, 43 (2), 153–155 (2003).
  41. Oliveira N. G., Neves M., Rodrigues A. S., Monteiro Gil O., Chaveca T., and Rueff J. Assessment of the adaptive response induced by quercetin using the MNCB peripheral blood human lymphocytes assay. Mutagenesis, 15 (1), 77–83 (2000). doi: 10.1093/mutage/15.1.77
  42. Будагова К. Р., Жмаева С. В., Григорьев А. Н., Гончарова А. Я. и Кабаков А. Е. Флавоноид дигидрокверцетин в отличие от кверцетина не ингибирует экспрессию белка теплового шока в условиях клеточного стресса. Биохимия, 68 (9), 1287–1294 (2003).
  43. Molani Gol R. and Kheirouri S. The effects of quercetin on the apoptosis of human breast cancer cell lines MCF-7 and MDA-MB-231: A systematic review. Nutrition and cancer, 74 (2), 405–422 (2022).doi: 10.1080/01635581.2021.1897631
  44. Чернышев М. В., Белан Д. В., Сапач О. А., и Екимова И. В. Флавоноид кверцетин уменьшает двигательную активность и повышает эмоциональную реактивность у крыс. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 106 (12), 1512–1523 (2020).doi: 10.31857/S086981392012002X
  45. Chen M. B., Wu X. Y., Gu J. H., Guo Q. T., Shen W. X., and Lu P. H. Activation of AMP-activated protein kinase contributes to doxorubicin-induced cell death and apoptosis in cultured myocardial H9c2 cells. Cell Biochem. Biophys., 60 (3), 311–322 (2011).doi: 10.1007/s12013-011-9153-0
  46. Hu C., Yang J., Qi Z., Wu H., Wang B., Zou F., and Liu Q. Heat shock proteins: Biological functions, pathological roles, and therapeutic opportunities. MedComm, 3 (3), e161 (2022). doi: 10.1002/mco2.161
  47. Xu Y., Hu W., and Zhou G. Role of heat shock protein in radiation-induced effect and related potential clinical application. Radiat. Med. Protection, 6 (01), 51–60 (2025). doi: 10.1016/j.radmp.2024.11.002
  48. Романова Е. В. Роль генов белков теплового шока в адаптации Drosophila melanogaster L. к прооксиданту параквату, гипертермии, ионизирующему излучению. Дис. … канд. биол. наук (Ин-т биологии Коми научного центра УрО РАН, 2011).
  49. Proshkina E., Lashmanova E., Dobrovolskaya E., Zemskaya N., Kudryavtseva A., Shaposhnikov M., and Moskalev A. Geroprotective and radioprotective activity of quercetin,(-)-epicatechin, and ibuprofen in Drosophila melanogaster. Front. Pharmacol., 7, 505 (2016).doi: 10.3389/fphar.2016.00505
  50. Lotfi N., Yousefi Z., Golabi M., Khalilian P., Ghezelbash B., Montazeri M., Shams M. H., Baghbadorani P. Z., and Eskandari N. The potential anti-cancer effects of quercetin on blood, prostate and lung cancers: An update. Front. Immunol., 14, 1077531 (2023).doi: 10.3389/fimmu.2023.1077531
  51. De Angelis A., Urbanek K., Cappetta D., Piegari E., Ciuffreda L. P., Rivellino A., Russo R., Esposito G., Rossi F., and Berrino L. Doxorubicin cardiotoxicity and target cells: a broader perspective. Cardiooncology (London, England), 2 (1), 2 (2016).doi: 10.1186/s40959-016-0012-4
  52. Шекунова Е. В., Ковалева М. А., Макарова М. Н. и Макаров В. Г. Выбор дозы препарата для доклинического исследования: межвидовой перенос доз. Ведомости Науч. центра экспертизы средств мед. применения, 10 (1), 19–28 (2020).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».