The impact of minoxidil on male reproductive biology: a multi-approach study including systematic review, in vivo, and ex vivo experiments

Abstract

Minoxidil is a widely used treatment for androgenetic alopecia (AGA), approved by the FDA for topical use in both men and women. It is often combined with finasteride, which targets androgen metabolism, to enhance therapeutic efficacy. While minoxidil is commonly used, its pharmacodynamic mechanisms are not fully understood. The prevailing theory is that minoxidil works through vasodilation and potentially by modulating androgen-associated enzymatic pathways. Recently, there has been growing interest in using low-dose oral minoxidil off-label as a monotherapy for alopecia. This approach has shown favorable clinical outcomes with fewer adverse effects than topical use or combination therapy with finasteride. However, the effects of minoxidil on male reproductive function and fertility remain insufficiently investigated. Given the increasing off-label use and potential endocrine-disrupting properties, it is critical to evaluate minoxidil's reproductive toxicity. This study aimed to examine the impact of minoxidil on male reproductive organs, specifically the testes and epididymis, using a multi-phase approach that included a systematic literature review, in vivo studies in mice, and ex vivo studies with human testicular tissues. The systematic review analyzed 31 studies, 27 of which focused on finasteride and 4 on minoxidil. Both drugs were identified as endocrine disruptors that induce oxidative stress and morphological changes in the male reproductive tract, particularly in murine models. Studies on finasteride were six times more prevalent than those on minoxidil, highlighting a research gap and the need for more studies on minoxidil. An in vivo study in male mice was conducted to assess the effects of oral minoxidil on testicular and epididymal morphology and function. Mice were given different doses of minoxidil or finasteride, and after 42 and 84 days, both drugs induced testicular damage, including seminiferous tubule vacuolization and reduced epithelial height. The most significant damage occurred at 5 mg/kg minoxidil. While both drugs caused epididymal changes, finasteride uniquely reduced sperm transit time and sperm count in the cauda epididymis. Ex vivo experiments with human testicular tissues revealed that minoxidil did not disrupt fetal testicular differentiation but affected adult testicular tissue by downregulating germ cell markers and steroidogenic enzymes, impairing Leydig cell function. These findings suggest that minoxidil may disrupt testicular steroidogenesis and spermatogenesis, raising concerns about its reproductive safety. The study concludes that both minoxidil and finasteride pose risks to male reproductive health. Minoxidil primarily affects hormonal balance and testicular morphology, warranting further research and clinical trials to validate these findings and explore strategies to mitigate reproductive effects. Keywords: Reproductive toxicology; Finasteride; Minoxidil; Androgenetic alopecia; Endocrine disruptors; Male fertilityO minoxidil é amplamente utilizado no tratamento da alopecia androgenética (AGA), sendo aprovado pela FDA para uso tópico em homens e mulheres. Frequentemente, é combinado com finasterida, um fármaco que age no metabolismo dos andrógenos, para potencializar a eficácia terapêutica. Apesar de seu uso comum, os mecanismos farmacodinâmicos do minoxidil não são completamente compreendidos. A teoria predominante sugere que o minoxidil age por meio da vasodilatação e possivelmente pela modulação de vias enzimáticas associadas aos andrógenos. Recentemente, tem-se mostrado crescente interesse no uso off-label de minoxidil oral em doses baixas como monoterapia para alopecia, apresentando resultados clínicos favoráveis e menos efeitos adversos em comparação ao uso tópico ou à combinação com finasterida. No entanto, os efeitos do minoxidil sobre a função reprodutiva masculina e a fertilidade ainda não foram suficientemente investigados. Dado o crescente uso off-label e as possíveis propriedades de desregulação endócrina, é fundamental avaliar a toxicidade reprodutiva do minoxidil. O objetivo deste estudo foi analisar o impacto do minoxidil nos órgãos reprodutivos masculinos, especificamente nos testículos e epidídimos, utilizando uma abordagem multifásica que incluiu revisão sistemática da literatura, estudos experimentais in vivo em camundongos e investigações ex vivo com tecidos testiculares humanos. A revisão sistemática analisou 31 estudos, sendo 27 sobre finasterida e 4 sobre minoxidil. Ambos os fármacos foram identificados como desreguladores endócrinos, capazes de induzir estresse oxidativo e alterações morfológicas no trato reprodutivo masculino, especialmente em modelos murinos. Os estudos sobre finasterida foram seis vezes mais frequentes do que os sobre minoxidil, destacando uma lacuna na pesquisa e a necessidade de mais investigações sobre o minoxidil. O estudo in vivo com camundongos avaliou os efeitos do minoxidil oral na morfologia e função testicular e epididimal. Os camundongos receberam diferentes doses de minoxidil ou finasterida, e após 42 e 84 dias, ambos os fármacos induziram danos testiculares, incluindo vacuolização dos túbulos seminíferos e redução da altura epitelial. O maior dano foi observado com a dose de 5 mg/kg de minoxidil. Embora ambos os fármacos causassem alterações epididimárias, a finasterida reduziu exclusivamente o tempo de trânsito dos espermatozoides e a contagem de espermatozoides na cauda do epidídimo. Experimentos ex vivo com tecidos testiculares humanos mostraram que o minoxidil não alterou a diferenciação testicular fetal, mas afetou os tecidos adultos, diminuindo a expressão de marcadores de células germinativas e enzimas esteroidogênicas, prejudicando a função das células de Leydig. Esses resultados indicam que o minoxidil pode prejudicar a esteroidogênese e espermatogênese testicular, suscitando preocupações sobre sua segurança reprodutiva. O estudo conclui que tanto o minoxidil quanto a finasterida impõem riscos à saúde reprodutiva masculina. O minoxidil afeta principalmente o equilíbrio hormonal e a morfologia testicular, sendo necessária mais pesquisa e ensaios clínicos para validar esses achados e explorar estratégias para mitigar seus efeitos reprodutivos. Palavras-chave: Toxicologia reprodutiva; Finasterida; Minoxidil; Alopecia androgenética; Disruptores hormonais; Fertilidade masculina