Orally administered connarus semidecandrus Jack ethanol extract reduces testosterone-induced alopecia symptoms

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Androgenetic alopecia(AGA) is primarily linked to the interaction between 5-alpha reductase and dihydrotestosterone (DHT). AGA is not life-threatening, but it can lead to psychological issues such as depression and social withdrawal. Finasteride is a 5-alpha reductase 2 inhibitor for AGA treatment. However, it may lead to side effects such as decreased sexual desire and erectile dysfunction. Southeast Asia’s traditional herb, Connarus Semidecandrus Jack, has potential anti-alopecia properties. However, its oral administration effect and active compounds are unrevealed. The research aimed to determine the possibility for oral formulation of Connarus Semidecandrus Jack Ethanol Extract (CE), and found the effective compounds contained in CE. CE was evaluated with Testosterone Propionate (T.P.) induced AGA-model. After euthanized, frequency of hair type and Width of hair Comparison, ELISA, Hematoxylin and Eosin (H&E) staining, Western blot, qPCR were used to check the anti-alopecia activity of CE oral injection. Molecular Docking and 5-alpha Reductase assay were conducted to analyze the active compound in CE. Results showed that oral application of CE led to hair recovery, had similarities with the effects in the finasteride treatment group. Improvements were noted in hair width and type classification, indicating that CE may have potential as a therapy in AGA. In histopathological analysis, hair follicle loss was decreased in CE group. Moreover, expression of apoptosis and the Androgen receptor decreased in CE group. Plus, CE oral injection didn’t show any toxicity in the liver and kidneys. Compounds like flavonoids in CE showed inhibition effects on the activity of 5-alpha reductase and Androgen Receptor (AR). Especially, miquelianin showed the potency of the drug candidate with higher binding affinity than finasteride. CE showed the suppression of alopecia and hair recovery, inhibition of AR and downstream factors like DKK-1, TGF-β1, IL-6. Also, it showed non-toxicity to liver and kidney indicating the possibilities for oral drug. Plus, compounds included in CE, especially miquelianin, showed we need to evaluate the probability in future studies.

국문 초록 (Abstract)

남성형 탈모는 주로 5알파-환원효소와 디하이드로테스토스테론 간의 결합에 의해 발병한다. 남성형 탈모는 삶을 위협할 정도로 위험한 질병은 아니지만, 우울증이나 사회적 소외 등의 심리적 문제점을 야기할 수 있다. 피나스테리드는 2형 5알파-환원효소 억제제로써 기능하여 남성형 탈모에 사용된다. 하지만, 성욕 저하, 발기 부전 등과 같은 부작용을 초래할 수 있다. 동남아시아의 전통 약초인 코나루스세미데칸드로스는 항탈모효능 가능성을 보였다. 하지만, 그것의 경구 투여 효과와유효화합물에 대한 연구는 아직 진행된 바 없다. 이 연구는 코나루스 에탄올 추출물 경구 투여의 가능성을 확인하고 추출물 내 유효화합물을 찾는 것에 초점을 두었다. 추출물은 테스토스테론 프로파이오네이트로 유도된 남성형 탈모 모델을 사용하여 평가되었다. 마우스를 안락사 시킨 뒤, 추출물 경구 투여의 항 탈모 효능을 확인하기 위해 모발 비교를 통한 모발 종류 및 굵기 확인, ELISA, H&E staining, 웨스턴 블롯 및 qPCR 등의 방법이 사용되었다. 추출물 내 유효화합물을 분석하기 위해 분자 도킹과 5알파-환원효소 활성 확인 실험을 진행하였다. 추출물은 경구 투여시 피나스테리드 처리 군과 유사한 모발 회복력을 보였다. 특히, 굵기와 모발 종류에서의 향상된 효능을 보였다. 조직병리학적 관점에서 보았을 때, 모발 탈락이 감소되었고 세포사멸 인자들과 안드로겐 수용체의 발현량이 감소하였다. 더하여, 경구투여 시 간과 신장에서 독성을 보이지 않았다. 추출물 내 플라보노이드와 같은 화합물들은 안드로겐 수용체와 5알파-환원효소의 활성을 억제하였다. 특히, 미퀠리아닌의 경우 피나스테리드보다 높은 결합력을 보였으며, 약물 후보로써 가능성을 보였다. 추출물은 탈모를 억제하고 모발 회복성, 안드로겐 수용체와 DKK-1, TGF-β1 및 IL-6와 같은 하위 인자를 억제하였다. 또한, 간과 신장에 독성을 띄지 않으면서 경구 약물로 사용될 수 있는 가능성을 보여주었다. 미퀠리아닌으로 대표되는 추출물 내 화합물들은 추후 연구에서 평가를 통해 약물 가능성을 평가할 필요가 있다고 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 5
• 2.1 Materials 5
• 2.2 Extraction with CE 5
• 2.3 T.P. alopecia Model 6
• 2.4 Immunoassay with Enzyme-Linking (ELISA) 9
• 2.5 Preparation of Hair, Skin, Liver, and Kidney samples 9
• 2.6 Density and Width of Hair Types 9
• 2.7 Hematoxylin and Eosin (H&E) Staining 9
• 2.8 Western Blot 9
• 2.9 Quantitative Real-Time PCR 10
• 2.10 Ultra Performance Liquid Chromatography/High Performance Liquid Chromatography (UPLC/HPLC) 11
• 2.11 5αReductase Assay 11
• 2.12. Molecular Docking 11
• 2.13 Statistical analysis 12
• 3. Result 13
• 3.1 CE blocks hair regression in the T.P. AGA mouse model 13
• 3.2 CE inhibits Apoptotic effects 17
• 3.3 CE prevents hair loss by inhibition of androgen receptor 19
• 3.4. Non-toxicity in the kidney and liver of mice orally administered CE 22
• 3.5. Compounds present in CE indicate effective inhibition of androgenic alopecia 25
• 4. Discussion 35
• 5. References 39
• 국문요약 (초록) 42