Immunostimulatory Effect of Coumarin Derivatives before and after Infection of Mice with the Parasite Schistosoma mansoni

Summary

Coumarins (pyranobenzopyran derivatives) (coumarin: CAS 91-64-5), organic compounds of known chemotherapeutic importance against bacteria, infectious diseases and tumors, were tested for their immunomodulatory effects. The compounds used in the present study were 1H,9H-3-amino-7-methyl-9-oxo-1-phenylpyran (2,3-h)(l) benzopyran-2-carbonitrile; lH,9H-2-carboxamido-7-methyl-3,9-dioxo-1-phenylpyran (2,3-h)(l) benzopyran; 4H,8H-2-amino-7-bromo-6-methyl-10-nitro-8-oxo-4-(p-nitrophenyl)-pyran (3,2-g) (l) benzopyran-3-carbonitrile; 4H-7-bromo-3-carboxami-do-2,8-dioxo-6-methyl-10-nitro-4-(p-nitrophenyl)2,8-dihydropyran(3,2g)(l) benzopyran. Mice were injected subcuta-neously (0.75 mg/mouse) with each of the compounds for three successive days, then each animal was exposed to 100 Schistosoma mansoni cercariae. The effect on the humoral immune response was detected by measuring immunoglbu-lin G (IgG) levels using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) against E. coli lysate, soluble worm antigen preparation (SWAP) and cancer bladder tissue homogenates. The reactivity of IgG to E. coli lysate was measured in sera of treated mice before and after infection. However, for SWAP and cancer tissue homogenates the IgG was measured only after infection. Mice given compounds 2, 3 and 4 showed a concentration dependent increase in IgG level against E. coli lysate as compared to untreated uninfected mice. Animals given compounds 3 and 4 followed by S. mansoni infection showed a significant increase (p< 0.05) in IgG level against the same antigen. Moreover, compounds 1, 2 and 4 significantly (p < 0.05) stimulated IgG production when measured against SWAP. Compounds 2, 3 and 4 induced a significant (p < 0.05) IgG response to cancer bladder tissue homogenates as compared to infected control mice. At the cellular level, treatment with compounds 1, 2, 3 and 4 caused a significant increase (p < 0.05) in the mean percentage of CD4⁺-T cells as compared with normal control, whereas, compounds 1, 2 and 3 stimulated a significant increase (p < 0.05) in the mean percentage of CD8⁺-T cells. Six weeks post-infection compounds 3 and 4 induced a significant stimulation (p< 0.05) in the mean number of both CD4⁺ and CD8+-T cells. The study showed that the compounds used have an immunomodulatory effect at both humoral and cellular levels.

Zusammenfassung

Immunstimulierende Wirkung von Cu-marin-Derivaten vor und nach einer Infektion mit Schistosoma mansoni bei Mäusen

Cumarine (Pyranobenzopyran-Deri-vate) (Cumarin: CAS 91-64-5) sind organische Substanzen mit bekannter chemotherapeutischer Wirkung, vor allem gegen Bakterien, Infektionskrankheiten und Tumoren. In der vorliegenden Studie wurden Cumarine auf ihre immunstimu-lierende Wirkung getestet. Folgende Substanzen wurden verwendet lH,9H-3-Amino-7-methyl-9-oxo- 1-phenylpyran (2,3-h) (l)benzopyran-2-carbonitril; lH,9H-2-Carboxamido-7-methyl-3,9-dio-xo- l-phenylpyran(2,3-h) (l)benzopyran; 4H,8H-2-Amino-7-bromo-6-methyl-10-nitro-8-oxo-4-(p-nitrophenyl)-pyran(3,2-g) (l)benzoopyran-3-carbonitril; 4H-7-bromo-3-carboxamido-2,8-dioxo-6- methyl-10-nitro-4- (p-nitrophenyl)-2,8-dihy-dropyran(3,2g)(l)benzopyran. Den Mäusen wurde subkutan (0,75 mg/Maus) jede dieser Substanzen an drei aufeinanderfol-genden Tagen injiziert. Danach wurde jedem Tier 100 Schistosoma mansoni-Zer-karien verabreicht. Der Effekt auf die humorale Immunantwort wurde durch Bestimmung der Immunglobulin G (IgG)-Werte mittels ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) nachgewiesen. Als Antigene wurden Lysate von E. coli, flüssiges Wurmhomogenat sowie Homogenate von Blasenkrebsgewebe verwendet. Die Reaktivität der IgG-Antikörper gegen das Lysat von E. coli wurde vor und nach einer Infektion in Seren von behandelten Mäusen gemessen. Beim flüssigen Wurmhomogenat und dem Homogenat von Blasenkrebsgewebe wurde IgG nur nach der Infektion gemessen. Im Vergleich zu den unbehandelten und nicht infizierten Mäusen zeigten Tiere, die mit den Substanzen 2, 3 und 4 behandelt wurden, eine konzentrationsabhängige Erhöhung der IgG-Werte gegen das Lysat von E. coli. Mäuse, die die Substanzen 3 und 4 erhielten und dann mit S. mansoni infiziert wurden, zeigten eine signifikante Erhöhung (p < 0.05) der IgG Werte gegen dasselbe Antigen. Substanzen 1, 2 und 4 stimulierten signifikant (p < 0.05) die Produktion von IgG gegen flüssiges Wurmhomogenat. Eine signifikante IgG-Antwort (p < 0.05) gegen das Homogenat von Bla-sentumorgewebe induzierten die Substanzen 2, 3 und 4 im Vergleich zu den infizierten Kontrollmäusen. Eine Analyse der zelluären Antwort zeigte eine signifikante Erhöhung (p < 0.05) des prozentualen Anteils von CD4⁺-T-Zellen bei Mäusen, die mit den Substanzen 1, 2, 3 und 4 behandelt wurden, im Vergleich zu den Kontrollmäusen. Nur die Substanzen 1, 2 und 3 führten zu einer signifikanten Erhöhung (p < 0.05) des durchschnittlichen prozentualen Anteils von CD8⁺-T-Zellen. Sechs Wochen nach der Infektion zeigten Mäuse, die mit den Substanzen 3 und 4 behandelten worden waren, eine signifikant (p< 0.05) erhöhte Anzahl von CD4⁺-und CD8⁺-T-Zellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie deuten darauf hin, daß die hier verwendeten Cumarin-Derivate eine immunomodulatorische Wirkung auf humoraler und zellulärer Ebene induzieren

Key words

CAS 91-64-5 - Coumarin, derivatives - Immunostimulants - Pyranobenzopyran derivatives, effects on cellular and humoral immune responses, mouse - Schistosoma mansoni