Токсические вещества могут прервать сперматогенез в нескольких точках. Наиболее разрушительными, из-за необратимости, являются токсические вещества, которые убивают или генетически изменяют (вдали от корректирующих механизмов) сперматогонии или клетки Сертоли. Исследования на животных позволили установить стадию, на которой токсическое вещество нарушает процесс сперматогенеза. С целью определения эффекта от воздействия вредных факторов, исследования проводятся при кратковременной подверженности животных токсическими веществами перед забором материала. Зная продолжительность каждой стадии сперматогенеза, можно оценить произведенные нарушения на данной стадии.
Биохимический анализ семенной плазмы позволяет проникнуть в суть функционирования добавочных половых желез. Химические соединения, которые первично секретируются каждой добавочной железой, выбираются обычно в качестве маркера соответствующей железы. Например, эпидидимис представлен GPC, семенные пузырьки - фруктозой, а предстательная железа - цинком. Подобный анализ дает лишь общую информацию о функции железы и мало или никакой информации о других секреторных частях. Измерение рН и осмоляльности семенной жидкости дает дополнительную информацию о природе семенной плазмы.
Семенную плазму можно анализировать на наличие токсического вещества или его метаболитов. С помощью атомной абсорбционной спектрофотометрии в семенной плазме были обнаружены тяжелые металлы, а содержание галогенизированных углеводоров измеряли в семенной жидкости методом газовой хроматографии после экстракции или фильтрации протеинов.
Жизнеспособность и подвижность сперматозоидов в семенной плазме в типичном случае является показателем качества семенной плазмы. По данным методов исключения окрашивания или гипоосмотического набухания, изменения жизнеспособности спермы или отклонения в подвижности сперматозоидов оценивают посттестикулярный эффект от воздействия токсических веществ.
Анализ семенной жидкости также показывает, воздействовало ли токсическое вещество на продукцию спермы. Морфология спермы и подсчет сперматозоидов (спермограмма) дают понятие о единстве сперматогенеза и спермиогенеза. Так, число сперматозоидов в эякуляте прямо пропорционально числу половых клеток в 1 грамме ткани яичка, тогда как аномальная морфология, возможно, является результатом аномального спермиогенеза. Мертвые или неподвижные сперматозоиды часто являются отражением пост-тестикулярных событий. Так, вид или временные рамки токсического воздействия могут указать мишень для токсического вещества. Например, воздействие на крыс мужского пола 2-метоксиэтанолом привело к снижению плодовитости через четыре недели. Данное свидетельство, подтвержденное гистологическим анализом, показывает, что мишенью для токсического вещества служили сперматоциты. Поскольку неэтично специально подвергать людей действию токсических веществ, способных отрицательно влиять на репродукцию, анализ семенной жидкости в серии эякулятов мужчин, кратковременно подверженных по невниманию действию потенциальных токсических веществ, может дать адекватную полезную информацию.
Профессиональная подверженность 1,2-дибромхлоропропану (ДБХП) снижает среднюю концентрацию спермы в эякуляте с 79 млн клеток/мл у мужчин, не подвергавшихся действию вещества, до 46 млн клеток/мл у подверженных данному веществу рабочих. Прекращение воздействия данного вещества привело к тому, что фертильность рабочих со сниженным количеством сперматозоидов частично восстановилась, тогда как мужчины, у которых наблюдалась азооспермия, оставались бесплодными. Биопсия яичек показала, что мишенью для ДБХП служили сперматогонии. Действие токсического вещества на стволовые клетки говорит о тяжести производимого эффекта. Не было указаний на то, что подверженность мужчин ДБХП может вызывать неблагоприятные исходы беременности. Другим примером целенаправленного воздействия токсического вещества на сперматогенез/спермиогенез может служить исследование рабочих, подверженных этилен дибромиду ((ЭДБ). В их сперме было больше сперматозоидов с конусообразными головками и меньше сперматозоидов в эякуляте, по сравнению с контрольной группой.
Генетические нарушения в человеческой сперме выявить трудно. Несколько исследований на животных с использованием метода доминантной летальности показали, что воздействие на отцовский организм может привести к неблагоприятному исходу беременности у жены. Эпидемиологические исследования больших популяций продемонстрировали увеличение частоты спонтанных абортов у женщин, чьи мужья работали механиками на транспорте. Подобные исследования показывают необходимость усовершенствования методов, позволяющих определять генетические нарушения в сперме человека. Данные методы разрабатываются несколькими лабораториями. Они включают пробы ДНК для распознавания генетических мутаций, кариотипирование спермы и оценку стабильности ДНК с помощью проточной цитометрии.
Рис.6 отображает известные воздействия на качество спермы.
Рис. 6 Воздействия, позитивно связанные с неблагоприятным действием качества спермы