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Moline et al. [Moline JM, et al., (2000). Prospettiva della salute ambientale. 108:803-13.] hanno osservato che l’esposizione paterna ai solventi, ai pesticidi e ai metalli in animali e umani è stata associata all’incidenza di aborti spontanei, al peso insufficiente alla nascita, alle malformazioni congenite, alla leucemia infantile, ai tumori cerebrali, al cambiamento nel rapporto tra maschi e femmine e altri aspetti legati alla crescita e allo sviluppo. Alcuni mestieri – come i lavoratori delle industrie della gomma, del petrolio e delle industrie agrochimiche, i pittori, i saldatori e i custodi – sono stati considerati particolarmente nocivi per la salute riproduttiva dell’uomo.
Gli uomini sono particolarmente vulnerabili ai danni indotte dalle tossine, perché, a differenza dell’ovaio, il testicolo è caratterizzato da un tasso di proliferazione cellulare molto elevato, con milioni di spermatozoi prodotti ogni giorno. Inoltre, le cellule staminali progenitrici subiscono una differenziazione cellulare molto complessa con fasi specifiche che sono conosciute per essere molto vulnerabile a certi tipi di esposizione alle sostanze chimiche.
Le tossine più conosciute che hanno effetti negativi sul DNA spermatico includono il DDT e il PCB (Hauser R. (2006) L’ambiente e l’infertilità maschile: ricerche recenti sulle sostanze chimiche emergente e la qualità dello sperma. Semin Reprod Med vol 24 156-157], I pesticidi (Swan SH, Kruse RL, Liu F, Barr DB, Drobnis EZ, Redmon JB, Wang C, Brazil C, Overstreet JW; Gruppo di ricerca Studio per il futuro delle famiglie. (2003). La qualità dello sperma in relazione ai biomarcatori dell’esposizione ai pesticidi. Prospettiva della salute ambientale. Sett.; 111:1478-84] e glierbicidi (2, 4-D, alaclor e atrazina). Altri prodotti contenenti stirene (usato nella produzione di plastica, gomma e resine, additivi chimici, prodotti per la cura personale e farmaci prescritti) sono sospettati di causare danni al DNA dello sperma.
Un’altra possibile fonte di tossine ambientali sono i ftalati, utilizzati per migliorare la flessibilità in una varietà di prodotti simili alla plastica. Sono anche presenti negli smalti per unghie, nei rivestimenti e negli adesivi e in una gamma di prodotti per la cura personale. Hauser et al. (Hau Ser R, Meeker JD, Singh NP, Silva MJ, Ryan L, Duty S, Calafat AM. (2007). I danni al DNA dello sperma umano sono legati ai livelli urinari di monoesteri di ftalati e di metaboli ossidativi. Hum Reprod. 22(3):688-95) ha scoperto una correlazione positiva tra i danni del DNA dello sperma e l’esposizione al monoetilftalato (MEP) in 379 uomini che visitano un centro di fertilità. Negli studi pionieristici, il test SCSA ha dimostrato una correlazione molto alta tra la dose di diverse tossine e la frammentazione del DNA dello sperma di topi.
Uno studio recente condotto dal gruppo di ricerca del dott. Peter Schlegel ha suscitato notevoli preoccupazioni riguardo alla frammentazione del DNA dello spermatozoo negli uomini prescritti con l’antidepressivo SSRI, in questo caso il Paxil. Gli uomini che hanno avuto una percentuale media dell’Indice di frammentazione del DNA (tramite il test Tunel) del 12% hanno registrato un aumento al 30% dopo due mesi di trattamento farmacologico. Dato che i dati del Tunel e del SCSA sono simili, ma non necessariamente identici, la percentuale del 30% dell’Indice di frammentazione del DNA è la soglia di “preoccupazione clinica”. Pertanto, gli uomini sotto SSRI dovrebbero fare un test SCSA prima di provare a concepire. Su consiglio medico, il farmaco può essere interrotto durante il concepimento naturale; o i campioni di sperma possono essere congelati per un uso futuro. La percentuale dell’Indice di frammentazione del DNA dovrebbe tornare ai livelli di premedicazioni entro uno o due mesi.
Gli steroidi: Gli steroidi possono interferire con lo sviluppo normale dello spermatozoo sano. Per esempio, le iniezioni di cortisone (1) in caso di mal di schiena possono causare un forte aumento della frammentazione del DNA spermatico che supera ampiamente la soglia clinica di 30%. Per fortuna, questo effetto torna alla normalità in un mese; quindi, spera al meno tale periodo prima di provare a concepire, soprattutto i procedimenti più costosi di FIV/ICSI.
La radiazione: La radiazione che danneggia i testicoli negativamente influisce sulla produzione degli spermatozoi sani. Nei sistemi di modelli di topi, dosi basse (25 RAD) hanno causato un aumento significativo della percentuale dell’Indice di frammentazione del DNA spermatico.
È stato dimostrato che i mutageni (causando le mutazioni del DNA) aumentano la frammentazione del DNA. I mutageni vengono utilizzati per trattare i pazienti oncologici (i mutageni sono concepiti per uccidere le cellule cancerose e danneggiare il meno possibile le altre cellule del corpo).
Inoltre, sono utilizzati come sostanze chimiche nelle industrie. Un esempio è il metil-sulfonil-metano (MSM). Uno studio ha dimostrato che tre giorni dopo l’esposizione a questa sostanza chimica, la frammentazione del DNA spermatico si è verificata in tutti gli spermatozoi di topi dell’epididimo.
La morte embrionale si verifica durante l’accoppiamento con i maschi esposti al MSM. Quindi, gli spermatozoi con la frammentazione del DNA hanno fecondato gli ovuli e l’embrione è stato impiantato. Tuttavia, i gravi danni al DNA non hanno permesso all’embrione di sopravvivere.
As stated by Moline et al [Moline JM, et al.,(2000). Environ Health Perspect. 108:803-13.] paternal exposure to solvents, pesticides, and metals has been associated in animals and humans with the occurrence of spontaneous abortion, low birth weight, birth defects, childhood leukemia, brain cancer, change in the male-female sex ratio of offspring, and other end points related to growth and development. Certain paternal occupations – rubber, petroleum, and agricultural- chemical workers, painter, welder and janitor have been particularly implicated as detrimental to the reproductive health of men.
What makes the male particularly susceptible to toxin-induced damage is that, in contrast to the female ovary, the testis is characterized by a very high rate of cell proliferation with millions of sperm produced daily. Furthermore, the precursor stem cells undergo highly complex cell differentiation with specific steps known to be highly susceptible to certain types of chemical exposures.
Among the most well known toxicants to produce negative effects on sperm DNA are DDT and PCB (Hauser R. (2006) The environment and male infertility: recent research on emerging chemicals and semen quality. Semin Reprod Med vol 24 156-157].pesticide (Swan SH, Kruse RL, Liu F, Barr DB, Drobnis EZ, Redmon JB, Wang C, Brazil C, Overstreet JW; Study for Future Families Research Group. (2003) Semen quality in relation to biomarkers of pesticide exposure. Environ Health Perspect. Sep;111:1478-84] and herbicide (2, 4-D, alachlor and atrizine). Other chemicals, including styrene (used to make plastics, rubber and resins, chemical additives, self-care products and prescription medications, are suspect in causing sperm DNA damage.
Another potential source of environmental toxicants is phthalates which are used to improve flexibility in a variety of plastic like products. They are also found in nail polish, flooring, and adhesives and in an assortment of personal care products. Hauser et al. (Hauser R, Meeker JD, Singh NP, Silva MJ, Ryan L, Duty S, Calafat AM. (2007) DNA damage in human sperm is related to urinary levels of phthalate monoester and oxidative metabolites. Hum Reprod. 22(3):688-95) found a positive association for sperm DNA damage from exposure to monoethyl phthalate (MEP) in 379 men attending an infertility clinic. In pioneering studies, the SCSA test showed a very high correlation between dose of many toxicants and mouse sperm DNA fragmentation.
A recent study by Dr. Peter Schlegel’s research group raised a major concern on sperm DNA fragmentation for men being prescribed anti-depressant SSRI’s, in this case Paxil. Men who had an average %DFI (by Tunel assay) of 12% experienced a raise to 30% after two months on standard dosage medication. Given that data from Tunel and SCSA are close, but not necessarily the same, this 30% DFI is the threshold for clinical concerns. Thus, men on SSRI’s should have an SCSA test to determine what their status is prior to attempting conception. With physician directives, men may go off of this medication while attempting natural conception, or, for freezing a number of semen samples to be used later. The %DFI should return to its level prior to the medication within a month or two.
Steroids : Steroids can interfere with proper development of healthy sperm. For example, cortisone shots (1) for e.g., back pain, can cause a major increase in sperm DNA fragmentation, well above the clinical threshold of 30%. Fortunately, this effect will come back to normal within a month or so; thus, wait at least this long prior to conception attempts, especially the costly IVF/ICSI procedures.