Expression of type 1 5α‐reductase and metabolism of testosterone in reconstructed human epidermis (SkinEthic®): a new model for screening skin‐targeted androgen modulators
Authors: Bernard F.‐X. , Barrault C. , Deguercy A. , De Wever B. , Rosdy M. 
Published: July 2009

Synopsis

The steroid 5α‐reductase isoenzymes (5αR) transform testosterone into 17β‐hydroxy‐5α‐androstan‐3‐one (5‐dihydrotestosterone, DHT), which exerts a much stronger biological activity than does testosterone. Briefly, the two 5αR isoenzymes are differentially expressed in the two major target organs of steroid action, the prostate (isoenzyme 2, 5αR2) and the skin (isoenzyme 1, 5αR1). We analysed the potential of a human epidermal tissue reconstituted by cell culture (RHE, provided by SkinEthic Laboratories, Nice, France) as a model for assessing 5αR activity. The epidermal model was found to express the type‐1 (skin) isoform of 5αR and thus could be used as an enzyme source for the screening of 5αR modulators for dermatological/cosmetic purposes. A reproducible and convenient assay method was developed, allowing both the evaluation of testosterone transformation into DHT (5αR activity) and an outlook on the general metabolism process of testosterone. This could be important for the detection of any compound that could act mainly on another target enzyme than 5αR. The assay gave evidence of the inhibitory activity of finasteride against type‐1 5αR, which is now established both in vitro and in clinical studies. In addition to enzyme inhibitors, this in situ cellular assay can detect transcriptional modulators of 5αR gene expression, or any compound that could modulate enzyme processing or post‐translational activation. RT‐PCR analysis of RNA samples from RHE failed to show any notable effect of finasteride, testosterone, or DHT treatment on the expression of 5αR1 at the transcriptional level.

Résumé

Les isoenzymes de la stéroïde 5α‐réductase (5αR) transforment la testostérone en 17β‐hydroxy‐5α‐androstan‐3‐one (dihydrotestostérone, DHT) dont l’activité biologique est nettement supérieure à celle de la testostérone. D’un point de vue global, les deux isoenzymes de 5αR sont exprimées de façon différentielle dans les deux organes‐cibles majeurs des stéroïdes, la prostate (isoenzyme 2, 5αR2) et la peau (isoenzyme 1, 5αR1). Nous avons analysé le potentiel d’un tissu épidermique humain reconstitué par culture cellulaire (commercialisé par les Laboratoires SkinEthic, Nice, France), en tant que modèle pour la mise au point d’un test performant de dosage de l’activité 5αR. Le modèle d’épiderme humain utilisé exprime bien l’isoforme 1 de 5αR (forme cutanée) et peut ainsi représenter une source d’enzyme pour la recherche d’inhibiteurs de 5αR à visée dermatologique ou cosmétique. Une méthode hautement reproductible a été mise au point; cette méthode permet à la fois l’évaluation de la transformation de testostérone en DHT (activité 5αR) et une évaluation globale de la métabolization de la testostérone. Ce second point peut être intéressant en permettant de détecter des produits dont la cible majeure ne serait pas la 5αR. Le test a mis en évidence l’activité inhibitrice du finastéride vis à vis de l’isoenzyme de type 1, activité qui est maintenant établie in vitro et en clinique. En plus des inhibiteurs directs de l’activité 5αR, un tel test cellulaire in situ peut permettre de détecter des modulateurs transcriptionnels de l’expression de 5αR, ou tout composé susceptible de moduler la maturation ou l’activation post‐traductionnelle de l’enzyme. L’analyse par RT‐PCR d’échantillons d’ARN extraits de tissus SkinEthic traités par des stéroïdes, n’a pas montré d’effet notable du finastéride, de testostérone, ou de DHT, sur l’expression de la 5αR1 au niveau transcriptionnel.