Η επίδραση της βλάβης του πατρικού DNA στην αναπαραγωγική προσπάθεια έχει συσχετισθεί με δυσκολία στην επίτευξη γονιμοποίησης ή/και με τη δημιουργία κακής ποιότητας εμβρύων.

Ο συνδυασμός του ελέγχου της ακεραιότητας της χρωματίνης και του βαθμού κατάτμησης του σπερματικού DNA είναι αναγκαίος στη διερεύνηση της μακροχρόνιας ανεξήγητης υπογονιμότητας.

A. Έλεγχος ακεραιότητας χρωματίνης

Η χρωματίνη αποτελεί το δομικό σύμπλεγμα του DNA και των πρωτεϊνών, που συγκροτούν το γενετικό υλικό του σπερματοζωαρίου στη μορφή των χρωμοσωμάτων. Η παρουσία αδρής, κοκκιώδους (ανώριμης) ή υπεροξειδωμένης (υπερσταθεροποιημένης) μορφής χρωματίνης αποτελεί ένδειξη διαταραχής στο πακετάρισμα του μορίου του γενετικού υλικού στον πυρήνα των σπερματοζωαρίων, που έχει συσχετισθεί με αρνητικές επιδράσεις στη γονιμοποιητική ικανότητα του σπέρματος.

B. Έλεγχος Κατάτμησης DNA σπερματοζωαρίων:

Το DNA έχει τη μορφή περιελιγμένης διπλής έλικας, που σταθεροποιείται δομικά από πλευρικούς δεσμούς. Αν οι δεσμοί σπάσουν, τότε η έλικα γίνεται ασταθής. Η δομική αλλοίωση στο DNA του σπέρματος, γνωστή ως Κατάτμηση, αποτελεί μετρήσιμο χαρακτηριστικό της λειτουργικότητάς του, που δεν αντικατοπτρίζεται σε καμία από τις συμβατικές σπερματολογικές παραμέτρους (κινητικότητα, συγκέντρωση, μορφολογία κλπ). Άνδρες με σπερματολογικές παραμέτρους ακόμα και εντός των τιμών αναφοράς, ενδέχεται να φέρουν υψηλό ποσοστό κατάτμησης στο DNA των σπερματοζωαρίων τους.

Σύμφωνα με εκτενείς επιστημονικές έρευνες, η ακεραιότητα του μορίου του DNA των σπερματοζωαρίων έχει συσχετισθεί με την ποιότητα ή/και βιωσιμότητα των εμβρύων, κυρίως κατά τα πρώτα στάδια διαιρέσεων (4 εως 8 κυττάρων και μετά). Υψηλός βαθμός Κατάτμησης του σπερματικού DNA συσχετίζεται με αρνητική έκβαση της αναπαραγωγικής προσπάθειας, ανεξάρτητα από τη μέθοδο γονιμοποίησης των ωαρίων (φυσιολογική, IUI, IVF, ICSI), μέσω:

• Της μείωσης της γονιμοποιητικής ικανότητας των σπερματοζωαρίων
• Της αναστολής ανάπτυξης των εμβρύων
• Της μη επιτυχούς εμφύτευσής τους (αποβολής).

Οι κύριοι παράγοντες, οι οποίοι ευθύνονται για την παρουσία υψηλών επιπέδων κατάτμησης στο DNA του σπέρματος, είναι:

• Η έκθεση σε χημικές-τοξικές ουσίες, ακτινοβολία ή υψηλές θερμοκρασίες
• Η ατμοσφαιρική ρύπανση
• Η χρήση φαρμάκων
• Η παρουσία κιρσοκήλης, καρκίνου όρχεων, φλεγμονής ή υψηλού πυρετού
• Η αυξημένη θερμοκρασία των όρχεων
• Το κάπνισμα
• Η κακή διατροφή
• Η προχωρημένη ηλικία του άνδρα
• Οποιαδήποτε διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση οξειδωτικού στρες.

Ο προσδιορισμός του Δείκτη Κατάτμησης DNA σπέρματος συνιστάται κυρίως σε περιπτώσεις:

• Ανεξήγητης υπογονιμότητας μεγάλης διάρκειας
• Χαμηλών ποσοστών γονιμοποίησης ή δημιουργίας εμβρύων κακής ποιότητας σε κύκλους IVF
• Αποτυχίας εμφύτευσης μετά από IVF
• Καθ’ έξιν αποβολών
• Μακροχρόνιας παραμονής σε περιβάλλον με τοξικούς για τη γονιμότητα παράγοντες
• Ολιγοασθενοτερατοζωοσπερμίας
• Προχωρημένης ηλικίας του άνδρα

Επιπλέον, πλαισιώνει κάθε πλήρη έλεγχο του γονιμοποιητικού δυναμικού του ανδρικού παράγοντα κατά τη διερεύνηση υπογονιμότητας. Ιδιαίτερη χρησιμότητα έχει η διενέργεια του ελέγχου κατά:

• την παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας ενισχυτκών για το σπέρμα εφαρμογών που συνίστανται σε αντιοξειδωτικά σχήματα
• μετά από χειρουργική αποκατάσταση κιρσοκήλης

κατά την αξιολόγηση της σπερματικής ποιότητας σε άνδρες που έχουν υποβληθεί σε ισχυρές κυτταροτοξικές θεραπείες

Το οξειδωτικό στρες αποτελεί έναν από τους βασικότερους παράγοντες υπογονιμότητας και  προκύπτει από την ανισορροπία μεταξύ των ελεύθερων ριζών οξυγόνου ROS και των αντιοξειδωτικών στο σπέρμα. 
Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου είναι σημαντικές για τη φυσιολογική λειτουργία των σπερματοζωαρίων καθώς συμβάλλουν στην ακροσωμική αντίδραση, την ωρίμανση των σπερματοζωαρίων και τη γονιμοποιητική ικανότητα, όμως η υψηλή συγκέντρωση ROS οδηγεί σε οξειδωτικό στρες και τα σπερματοζωάρια είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε αυτό καθώς δεν διαθέτουν πλήρως οργανωμένο αντιοξειδωτικό σύστημα. Τα υψηλά επίπεδα ROS έχουν συνδεθεί με αυξημέη κατάτμηση DNA, μειωμένη κινητικότητα
σπερματοζωαρίων, μειωμένη γονιμοποιητική ικανότητα, αύξηση των μορφολογικώς ανώμαλων σπερματοζωαρίων, καθώς  και μειωμένη αλληλεπίδραση σπερματοζωαρίου-ωαρίου.
Συνεπώς, η μέτρηση της τιμής του οξειδωτικού στρες καθίσταται αναγκαία, προκειμένου ο εξεταζόμενος να λάβει, αν χρειάζεται, την κατάλληλη αντιοξειδωτική
θεραπεία.

• Δοκιμαστικός καθαρισμός/Ενεργοποίηση σπέρματος :

Η ενεργοποίηση του σπέρματος έχει ως στόχο την απομόνωση των σπερματοζωαρίων απο το σπερματικό υγρό που περιλαμβάνει επιπλέον λευκοκύτταρα, επιθηλιακά κύτταρα, ακίνητα/μορφολογικώς ανώμαλα/ανώριμα σπερματοζωάρια και μικροοργανισμούς, με τελικό σκοπό την απόκτηση ενός πληθυσμού σπερματοζωαρίων που να είναι στο μέγιστο δυνατό ποσοστό τους  ζωντανά, με προωθητική κίνηση και φυσιολογική μορφολογία.

 Η ενεργοποίηση σπέρματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως διαγνωστικό εργαλείο απο τον κλινικό γιατρό ώστε  να εκτιμηθεί η απόδοση του δείγματος μετά την ενεργοποίησή του και να μπορέσει να αποφασίσει για την καταλληλότητα του δείγματος για φυσιολογική σύλληψη,για σπερματέγχυση ή να αποφανθεί κατά πόσο αυτό είναι κατάλληλο μόνο για χρήση στο πλαίσιο εξωσωματικής γονιμοποίησης.

• Έλεγχος Μακροβιότητας σπέρματος:

Η μακροβιότητα περιγράφει την διάρκεια διατήρησης της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων στο καλλιεργητικό υλικό. Επειδή σπάνια συμπίπτουν χρονικά η σεξουαλική επαφή με την ωορρηξία, απαιτείται το σπέρμα να εμφανίζει υψηλή μακροβιότητα , προκειμένου να επιβιώσει στην αναπαραγωγική οδό της γυναίκας για αρκετό χρονικό διάστημα, προκειμένου να επιτευχθεί η γονιμοποίηση. Ως εκ τούτου, η ανάλυση in vitro της σπερματικής μακροβιότητας μπορεί να παράσχει πληροφορίες που αφορούν στην δυνητική γονιμοποιητική ικανότητα του σπέρματος και να βοηθήσει στον συντονισμό της σεξουαλικής επαφής με την ωορρηξία.

Ο διαχωρισμός των ακίνητων σπερματοζωαρίων ενός δείγματος, σε ζώντα και νεκρά, αποτελεί καθοριστικής σημασίας, ειδικά στις περιπτώσεις με μεγάλο ποσοστό ακίνητων σπερματοζωαρίων.

Ο έλεγχος της ακεραιότητας και της φυσιολογικής μεμβρανικής λειτουργίας των σπερματοζωαρίων αξιολογείται μέσω της δοκιμασίας Υπο-οσμωτικής Διόγκωσης (Hypo-osmotic Swelling Test – HOS test).

Σε ό,τι αφορά στην έκβαση της αναπαραγωγικής προσπάθειας, υψηλές τιμές του δείκτη συνιστούν θετική προγνωστική πληροφορία. Αντίθετα, σε περιπτώσεις παρουσίας χαμηλών επιπέδων του δείκτη, η πιθανότητα in vivo σύλληψης μειώνεται σημαντικά. Ακόμα και κατά την εφαρμογή κλασικής IVF, αν και τα ποσοστά γονιμοποίησης δεν φαίνεται να επηρεάζονται, η πιθανότητα εγκυμοσύνης παραμένει χαμηλή. Σε τέτοιου είδους περιστατικά, η υποβοηθούμενη προσπάθεια παρουσιάζει καλύτερα αποτελέσματα με τη μέθοδο ICSI.

Μία από τις σημαντικές λειτουργικές ιδιότητες του σπέρματος είναι η διείσδυση στην τραχηλική βλέννα, η οποία εξαρτάται άμεσα από την κινητικότητα ή/και τη μορφολογία, καθώς και κάποιες κινηματικές παραμέτρους. Τα αποτελέσματα των δοκιμασιών διείσδυσης παρέχουν:

• Μία άμεση ένδειξη της ικανότητας του σπέρματος να εισχωρήσει στο φράγμα του τραχήλου, το πρώτο βήμα κατά την πορεία του προς τη γονιμοποίηση του ωαρίου και κατά συνέπεια μια εκτίμηση της πιθανότητας επίτευξης φυσιολογικής σύλληψης
• Μία έμμεση ένδειξη της γονιμοποιητικής του δυναμικότητας, λόγω της σημαντικής συσχέτισης της ικανότητας διείσδυσης στην τραχηλική βλέννα με την ικανότητα γονιμοποίησης των ωαρίων

Η αδυναμία του σπέρματος να διεισδύσει στην τραχηλική βλέννα αποτελεί αιτία υπογονιμότητας που μπορεί να προκαλείται από:

1. διαταραχές που σχετίζονται με την κινητικότητα ή/και τη μορφολογία των σπερματοζωαρίων
2. την παρουσία ανοσολογικού παράγοντα, δηλ. αντισπερματικών αντισωμάτων
3. την κακή ποιότητα της τραχηλικής βλέννας

Οι συναφείς εργαστηριακές εξετάσεις, οι οποίες διενεργούνται στο Εργαστήριο Σπερματολογίας περιλαμβάνουν:

• Εκτίμηση της ποιότητας της τραχηλικής βλέννας κατά Π.Ο.Υ.
• In vivo έλεγχο της διεισδυτικής ικανότητας του σπέρματος στην τραχηλική βλέννα μετά από επαφή (Sims-Huhner test)
• In vitro έλεγχο της διεισδυτικής ικανότητας του σπέρματος στην τραχηλική βλέννα
  • Μέθοδο αντικειμενοφόρου πλακός (Kurzrok-Miller test)
  • Έλεγχο επαφής σπέρματος-τραχηλικής βλέννας
• Μέθοδο τριχοειδούς σωλήνα (Kremer test)

Η επιλογή των κατάλληλων κατά περίπτωση εργαστηριακών ελέγχων αλληλεπίδρασης σπέρματος – τραχηλικής βλέννας πραγματοποιείται σε συνεργασία με τον θεράποντα ιατρό.

Η παρουσία των αντισπερματικών αντισωμάτων σχετίζεται αιτιολογικά με την υπογονιμότητα σε ένα 9-13% των ζευγαριών που αδυνατούν να τεκνοποιήσουν. Αντισπερματικά αντισώματα μπορούν να εμφανισθούν στον έναν ή και στους δύο συζύγους. Ένας πλήρης ανοσοσολογικός έλεγχος του υπογόνιμου ζευγαριού περιλαμβάνει την εξέταση ανίχνευσης των αντισπερματικών ανοσοσφαιρινών των δύο σημαντικότερων τύπων, IgG και IgA, στα σπερματοζωάρια ή το σπερματικό υγρό και τον ορό αίματος του άνδρα, καθώς επίσης και στην τραχηλική βλέννα και τον ορό αίματος της γυναίκας.

Ο βαθμός παρέμβασης των αντισπερματικών αντισωμάτων στη διαδικασία γονιμοποίησης εξαρτάται από:

• Την κλάση των αντισωμάτων
• Τη θέση δέσμευσης των αντισωμάτων στην επιφάνεια των σπερματικών κυττάρων (τύπο συγκόλλησης)
• Τον τίτλο των αντισωμάτων

Οι μέθοδοι ελέγχου που εφαρμόζονται στο Εργαστήριο Σπερματολογίας περιλαμβάνουν:

• IgG – MAR test
• Εξέταση ανεύρεσης αντισπερματικών αντισωμάτων με ανοσοσφαιρίδια απ’ευθείας στα σπερματοζωάρια
• Έμμεση εξέταση ανεύρεσης αντισπερματικών αντισωμάτων στο σπέρμα με ανοσοσφαιρίδια
• Ανίχνευση αντισπερματικών αντισωμάτων στην τραχηλική βλέννα

Μέτρηση τίτλου αντισπερματικών αντισωμάτων που προκαλούν συγκολλήσεις (Friberg test)

Η επιτυχία μίας προσπάθειας υποβοηθούμενης αναπαραγωγής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητα επιλογής των καλύτερων ποιοτικά σπερματοζωαρίων. Το σημείο αυτό παίζει σημαντικό ρόλο, κυρίως κατά την εφαρμογή της μεθόδου ICSI, όπου επιλέγονται μεμονωμένα σπερματοζωάρια τα οποία εγχύονται απ’ευθείας στα αντίστοιχα ωάρια.

Σύμφωνα με πληθώρα σύγχρονων μελετών, τα ώριμα, λειτουργικά σπερματοζωάρια που είναι ικανά να συνδεθούν στην διαφανή ζώνη του ωαρίου, εμφανίζουν επίσης ικανότητα πρόσδεσης σε ειδικά πολυμερή υαλουρονικού οξέος. Ως εκ τούτου, η δοκιμασία πρόσδεσης των σπερματοζωαρίων σε πολυμερή υαλουρονικού οξέος παρέχει στον κλινικό ιατρό τις αναγκαίες πληροφορίες για την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου υποβοηθούμενης αναπαραγωγής (IUI, IVF, ICSI) με στόχο την βελτιστοποίηση της πιθανότητας επιτυχίας.

Πρόκειται για έναν εργαστηριακό έλεγχο, ο οποίος ταυτοποιεί το ποσοστό των καλύτερων ποιοτικά σπερματοζωαρίων που περιέχονται στο σπέρμα του εξεταζομένου και προκρίνονται για χρήση σε υποβοηθούμενη μέθοδο με:

• σημαντικά χαμηλότερη συχνότητα δισωμιών και διπλοειδιών
• χαμηλά ποσοστά κατάτμησης DNA
• λιγότερα κυτταροπλασματικά υπολείμματα
• λιγότερες ιστόνες και αποπτωτικούς δείκτες
• αυξημένη παρουσία μορίων-δεικτών κυτταρικής ωρίμανσης
• καλύτερη κινητικότητα και μορφολογία κατά Tygerberg.

Το 10% των υπογόνιμων ανδρών διαγιγνώσκεται με αζωοσπερμία. Ως αζωοπερμία ορίζεται η πλήρης απουσία σπερματοζωαρίων στο σπερματικό υγρό.
Η κλινική αυτή κατάσταση απαιτεί είδική διερεύνηση και θεραπευτική στρατηγική.
Η αζωοσπερμία διακρίνεται σε αποφρακτικη και μη αποφρακτική. Η διάκριση αυτή μεταξύ των δύο κατηγοριών είναι καθοριστική τοσο για τον ίδιο τον άνδρα όσο και για τον κλινικό ιατρό για την περαιτέρω διαχείριση του κάθε περιστατικού.
Η χρήση των βιοδεικτών τα τελευταία χρόνια παρουσίαζει πλεονεκτήματα στο κομμάτι της διάγνωσης και της επιλογής κατάλληλης θεραπείας.
Ως βιοδείκτες ορίζονται μόρια σε ένα βιολογικο σύστημα με προγνωστική αξία. Οι διαφορές στη συγκέντρωση τους συνδέονται με διαταραχές στην εύρυθμη λειτουργία του συστήματος αυτού.
Η χρήση των βιοδεικτών στην διερέυνηση της ανδρικής υπογονιμότητας αποτελεί μια καινοτομία.
O βιοδείκτης ECM1 είναι μια πρωτεϊνη που εκφράζεται σε μεγάλη συγκέντρωση στον ιστό της επιδιδυμίδας. Συντελεί στην διατήρηση της ακεραιότητας του ιστού μέσω αλληλεπίδρασης με ποικιλία δομικών και εξωκυταρικών πρωτεϊνών. Η μέτρηση των επιπέδων του βιοδείκτη ΕCM1, που πλέον μπορεί να διενεργηθεί σε ένα ανδρολογικό εργαστήριο, συντελεί στο διαχωρισμό της αποφρακτικής απο την μη αποφρακτική αζωοσπερμία.
Δεδομένου οτι η ανάπτυξη χειρουργικών τεχνικών λήψης σπερματοζωαρίων απο το ανδρικό γεννητικό σύστημα δίνει τη δυνατότητα απόκτησης απογόνων, σε αζωοσπερμικούς ανδρες η εξέταση των επιπέδων του ECM1 μπορεί να αποτελέσει σημαντικο εργαλείο για τη λεπτομερή διερέυνηση και σωστή διαχείριση αυτών των περιστατικών.