1Department of Parasitology and Mycology Islamic Azad University, Mashhad, Iran
2Toxoplasmosis Research Center, Communicable Diseases Institute, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran
3Department of Basic Sciences, Faculty of Medicine, Infectious Diseases Research Center, Gonabad University of Medical Science, Gonabad, Iran
4Bachelor Student of Chemistry, Leibniz University, Hannover, Germany
5Innovative Medical Research Centre, MMS.C., Islamic Azad University, Mashhad, Iran.
چکیده
ABSTRACT Cutaneous leishmaniasis (CL) remains a significant global health challenge, particularly in endemic regions. Current first-line therapies, such as Glucantime® (meglumine antimoniate), are frequently limited by systemic toxicity, demanding administration routes, and variable clinical efficacy, underscoring the urgent need for improved treatment strategies. This study investigated a alternative approach to overcome these limitations: nanoparticle-enhanced delivery of Glucantime utilizing biodegradable poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) carriers designed to improve therapeutic outcomes and reduce adverse effects. Glucantime was successfully encapsulated within ~200 nm PLGA nanoparticles (PLGA-Glu NPs) using a double-emulsion (W/O/W) solvent evaporation technique. Therapeutic efficacy was comprehensively evaluated in a stringent Leishmania major-infected BALB/c mice (n=6 per group). Groups received subcutaneous injections every 3 days for 4 weeks as follows: 1) PBS (negative control), 2) Free Glucantime (10 mg/kg), 3) Blank PLGA NPs (vehicle control), 4) Low-dose PLGA-Glu NPs (100 pg), and 5) High-dose PLGA-Glu NPs (300 pg). PLGA-Glu NPs demonstrated potent and significant immunomodulatory effects. levels of cytokine IL-10 were markedly suppressed in mice treated with the nanoformulations (p<0.01). Subsequent splenocyte analysis confirmed a profound reduction in IL-10 secretion (p<0.001) and revealed robust Th1-promoting activity, evidenced by significantly elevated production of IL-2 (p<0.05). Most notably, treatment with high-dose PLGA-Glu NPs achieved near-complete clinical resolution of cutaneous lesions, supported histologically by minimal residual inflammation and tissue architecture restoration. Furthermore, antigen-specific lymphoproliferative responses were significantly attenuated in PLGA-Glu NP-treated mice (p<0.001). In conclusion, these compelling findings position PLGA nanoencapsulation of Glucantime as alternative therapeutic strategy for cutaneous leishmaniasis, though future studies must prioritize comprehensive toxicological profiling, and long-term efficacy assessment in chronic infection models to facilitate clinical translation.
چکیده لیشمانیوز جلدی (CL) همچنان یک چالش مهم بهداشت جهانی، به ویژه در مناطق بومی است. درمانهای خط اول فعلی، مانند گلوکانتیم® (مگلومین آنتیمونات)، اغلب به دلیل سمیت سیستمیک، مسیرهای تجویز دشوار و اثربخشی بالینی متغیر محدود میشوند که بر نیاز فوری به استراتژیهای درمانی بهبود یافته تأکید میکند. این مطالعه یک رویکرد جایگزین برای غلبه بر این محدودیتها را بررسی کرد: انتقال تقویتشده گلوکانتیم با نانوذرات با استفاده از حاملهای پلی (لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید) زیستتخریبپذیر (PLGA) که برای بهبود نتایج درمانی و کاهش عوارض جانبی طراحی شدهاند. گلوکانتیم با موفقیت در نانوذرات PLGA (PLGA-Glu NPs) با ابعاد تقریبی ۲۰۰ نانومتر با استفاده از تکنیک تبخیر حلال امولسیون دوگانه (W/O/W) کپسوله شد. اثربخشی درمانی به طور جامع در موشهای BALB/c آلوده به لیشمانیا ماژور (n=6 در هر گروه) ارزیابی شد. گروهها هر 3 روز یکبار به مدت 4 هفته به صورت زیر تزریق زیر جلدی دریافت کردند: 1) PBS (کنترل منفی)، 2) گلوکانتیم آزاد (10 میلیگرم بر کیلوگرم)، 3) نانوذرات PLGA خالی (کنترل حامل)، 4) نانوذرات PLGA-Glu با دوز پایین (100 پیکوگرم) و 5) نانوذرات PLGA-Glu با دوز بالا (300 پیکوگرم). نانوذرات PLGA-Glu اثرات تعدیلکننده سیستم ایمنی قوی و قابل توجهی را نشان دادند. سطح سیتوکین IL-10 در موشهای تحت درمان با نانوفرمولاسیونها به طور قابل توجهی سرکوب شد (p<0.01). تجزیه و تحلیل بعدی اسپلنوسیتها کاهش شدید ترشح IL-10 را تأیید کرد (p<0.001) و فعالیت قوی تقویتکننده Th1 را نشان داد که با افزایش قابل توجه تولید IL-2 (p<0.05) مشهود است. قابل توجهترین نکته این است که درمان با نانوذرات PLGA-Glu با دوز بالا، بهبود بالینی تقریباً کامل ضایعات پوستی را به همراه داشت که از نظر بافتشناسی با حداقل التهاب باقیمانده و ترمیم ساختار بافتی پشتیبانی میشد. علاوه بر این، پاسخهای لنفوپرولیفراتیو اختصاصی آنتیژن در موشهای درمانشده با نانوذرات PLGA-Glu به طور قابل توجهی کاهش یافت (p<0.001). در نتیجه، این یافتههای قانعکننده، نانوکپسولاسیون PLGA حاوی گلوکانتیم را به عنوان یک استراتژی درمانی جایگزین برای لیشمانیوز پوستی قرار میدهد، اگرچه مطالعات آینده باید پروفایل جامع سمشناسی و ارزیابی اثربخشی طولانیمدت را در مدلهای عفونت مزمن برای تسهیل کاربرد بالینی در اولویت قرار دهند.