Το σπερμοδιάγραμμα είναι η πιο σημαντική εξέταση στην αξιολόγηση της ανδρικής γονιμότητας και παρέχει ουσιαστικές πληροφορίες για την υγεία του ανδρικού αναπαραγωγικού συστήματος, αντανακλώντας τη λειτουργικότητα των όρχεων, τη βατότητα του συστήματος και την εκκριτική του δραστηριότητα.
Οι παράμετροι που αναλύονται στο σπερμοδιάγραμμα έχουν κλινική αξία για τη δυνατότητα φυσικής σύλληψης, βοηθούν τον εντοπισμό αναστρέψιμων ιατρικών καταστάσεων που μπορεί να επηρεάσουν τη γονιμότητα, καθώς και είναι απαραίτητες για τη σωστή διαχείριση και επιτυχία της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής και της εξωσωματικής γονιμοποίησης.
Η αξιολόγηση των παραμέτρων του σπέρματος βασίζεται επί του παρόντος στα πρότυπα που ορίζονται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (Π.Ο.Υ.) και σύμφωνα με το πιο πρόσφατο εργαστηριακό εγχειρίδιο (6η Έκδοση, 2021).
Σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ. το σπερμοδιαγράμμα αποτελεί θεμελιώδη εξέταση για τη:
- Διάγνωση της γονιμότητας και υπογονιμότητας
- Αξιολόγηση της αναπαραγωγικής υγείας και λειτουργίας
- Καθοδήγηση στην επιλογή της διαδικασίας υποβοήθησης της αναπαραγωγής
- Παρακολούθηση της ανταπόκρισης σε θεραπεία
- Μέτρηση της αποτελεσματικότητας της ανδρικής αντισύλληψης
Διαδικασία λήψης δείγματος
Οι οδηγίες συνιστούν αποχή από σεξουαλική επαφή για 2-7 ημέρες πριν από τη συλλογή του δείγματος. Τα επιστημονικά στοιχεία δείχνουν ότι η μικρότερη περίοδος αποχής σχετίζεται με βελτίωση της κινητικότητας, μορφολογίας και ακεραιότητας του DNA των σπερματοζωαρίων, ενώ ο μεγαλύτερος χρόνος αποχής σχετίζεται με μεγαλύτερο όγκο δείγματος και μεγαλύτερο αριθμό σπερματοζωαρίων.
Το σπέρμα συλλέγεται σε αποστειρωμένο δοχείο και διατηρείται σε θερμοκρασία 37°C. Εάν το δείγμα συλλέγεται στο σπίτι, πρέπει να μεταφέρεται στο εργαστήριο σύμφωνα με τις οδηγίες και εντός μίας (1) ώρας τηρώντας μια σταθερή θερμοκρασία διότι οι θερμικές διακυμάνσεις μπορεί να επιδρούν στην ποιότητα του σπέρματος. Πιθανή απώλεια κατά τη λήψη του δείγματος θα πρέπει να αναφερθεί ώστε να διασφαλίζεται ένα αντιπροσωπευτικό αποτελέσμα για τον εξεταζόμενο. Η αξιολόγηση του σπέρματος ξεκινά μετά τη ρευστοποίηση του δείγματος η οποία πραγματοποιείται εντός 15-60 λεπτών από την εκσπερμάτιση.
Οι ιδιότητες του σπερματικού υγρού
Το σπέρμα είναι ένα ετερογενές υγρό που απελευθερώνεται κατά τη στιγμή της εκσπερμάτισης. Αποτελείται από κυτταρικά και μη κυτταρικά μέρη. Το κυτταρικό κλάσμα περιλαμβάνει ώριμα και ανώριμα σπερματοζωάρια, επιθηλιακά κύτταρα, λευκοκύτταρα και σε κάποιες περιπτώσεις ερυθροκύτταρα, ενώ το μη κυτταρικό κλάσμα αποτελείται από το σπερματικό υγρό.
Το σπερματικό υγρό αποτελείται κατά 50-65% από εκκρίσεις των σπερματοδόχων κύστεων και κατά 20%–30% από εκκρίσεις του προστάτη. Οι όρχεις και η επιδιδυμίδα αποδίδουν περίπου το 5% του συνολικού όγκου του σπερματικού υγρού (~0,15 ml), ενώ οι βολβουρηθραίοι αδένες συνεισφέρουν <5% της ολικής εκσπερμάτισης, παράγοντας μια καθαρή έκκριση πλούσια σε πρωτεΐνες.
Το επιδιδυμικό κλάσμα είναι πλούσιο σε ουδέτερη α-γλυκοσιδάση που είναι και ο κύριος δείκτης της επιδιδυμικής λειτουργίας και σε L-καρνιτίνη. Η έκκριση των σπερματοδόχων κύστεων περιέχει φρουκτόζη που συμβάλει στην ενέργεια, στο μεταβολισμό και την κινητικότητα του σπέρματος, ενώ οι προσταγλανδίνες ενισχύουν την κινητικότητα του σπέρματος και αναστέλλουν τη γυναικεία ανοσοαπόκριση κατά των σπερματοζωαρίων. Οι προστατικές εκκρίσεις είναι πλούσιες σε κιτρικό οξύ το οποίο δεσμεύει το Ca2+ και ρυθμίζει τη ρευστοποίηση και την πήξη της εκσπερμάτισης σε συνέργασία με πρωτεολυτικά ένζυμα.
Φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του δείγματος
Αρχικά κατά το σπερμοδιάγραμμα αξιολογούνται ο χρόνος ρευστοποίησης του δείγματος, η όψη και η χροιά του, ο όγκος, η γλοιότητα και το pH.
- Ο χρόνος ρευστοποίησης σχετίζεται με τη λειτουργία του προστατικού αδένα και ο παρατεταμένος χρόνος ρευστοποίησης του δείγματος (>60 λεπτά) μπορεί να υποδεικνύει πιθανή δυσλειτουργία του προστάτη.
- Η όψη και η χροιά του δείγματος παρέχει πληροφορίες ως προς τη λειτουργία του αναπαραγωγικού συστήματος και διαφοροποιήσεις από τη φυσιολογική απόχρωση και σύσταση μπορεί να υποδεικνύουν την παρουσία άλλων παθήσεων και φλεγμονών, ενώ μπορεί να επηρεάζονται και από τη λήψη φαρμάκων.
- Ο όγκος του σπέρματος αντικατοπτρίζει τη συνολική λειτουργικότητα του αναπαραγωγικού συστήματος συμπεριλαμβανομένων των επικουρικών αδένων. Μπορεί να παρατηρείται μεγαλύτερος όγκος (>6ml) σε φυσιολογικές περιπτώσεις, αλλά και σε περιπτώσεις λοίμωξης ή φλεγμονής του αναπαραγωγικού συστήματος, καθώς και σε παρατεταμένο χρόνο αποχής από εκσπερμάτιση. Ο μειωμένος όγκος (<1,4ml) μπορεί να συνδέεται επίσης με φλεγμονές και λοιμώξεις του αναπαραγωγικού συστήματος, με αγενεσία ή απόφραξη των εκφορητικών οδών, με παλίνδρομο εκσπερμάτιση αλλά και ατελή εκσπερμάτιση λόγω άγχους.
- Το ιξώδες (ή γλοιότητα) αντανακλά την αντίσταση του σπερματικού υγρού στη ροή και συχνά αποτελεί παράγοντα μείωσης της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων λόγω της αυξημένης αντίστασης του σπερματικού υγρού. Η αυξημένη γλοιότητα μπορεί να υποδεικνύει δυσλειτουργία του προστάτη αδένα και των σπερματοδόχων κύστεων κατά την εκσπερμάτιση, ενώ ένα υπεριξώδες δείγμα μπορεί να προκύπτει ακόμη και λόγω φλεγμονής ή μόλυνσηςτων επικουρικών αδένων από παθογόνους μικροοργανισμούς.
- Το pH του σπέρματος είναι ένας δείκτης ισορροπίας μεταξύ της όξινης έκκρισης του προστάτη και της αλκαλικής έκκρισης των σπερματοδόχων κύστεων. Σε περίπτωση συγγενούς αγενεσίας ή απόφραξης των εκφορητικών οδών του σπέρματος έχει ως αποτέλεσμα πιο όξινο pH (pH < 7), ενώ περισσότερο αλκαλικό pH μπορεί να υποδηλώνει φλεγμονή των επικουρικών αδένων και ειδικότερα του προστάτη και των σπερματοδόχων κύστεων.
Μικροσκοπική εξέταση του δείγματος
Στο μικροσκόπιο αξιολογούνται η συγκέντρωση και ο συνολικός αριθμός των σπερματοζωαρίων στο δείγμα, η κινητικότητα των σπερματοζωαρίων και η μορφολογία τους.
- Η συγκέντρωση στο δείγμα είναι ο αριθμός των σπερματοζωαρίων ανά μονάδα όγκου (ml) σπέρματος. Η τιμή αυτή υπολογίζεται μέσω της φόρτωσης δείγματος από την εκσπερμάτιση σε ειδικό κυτταρομετρικό θάλαμο με σταθερό πλέγμα και την καταμέτρηση τουλάχιστον 200 σπερματοζωαρίων σε μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης. Ακολουθεί ο μαθηματικός υπολογισμός της συγκέντρωσης με βάση τις επαναλαμβανόμενες μετρήσεις για την επιβεβαίωση του αποτελέσματος.
- Ο ολικός αριθμός αντανακλά το σύνολο των σπερματοζωαρίων στην εκσπερμάτιση, ενώ αποτελεί και ένα μέτρο της παραγωγικότητας των όρχεων, καθότι είναι ανάλογος με τον όγκο της συνολικής εκσπερμάτισης. Υπολογίζεται μαθηματικά με τη συγκέντρωση σπέρματος και τον όγκο της εκσπερμάτισης. Ο συνολικός αριθμός σπερματοζωαρίων και εκείνων με προωθητική κίνηση είναι χρήσιμες παράμετροι για την αξιολόγηση της γονιμότητας, καθώς υποδεικνύουν το συνολικό αριθμό των δυνητικά λειτουργικών διαθέσιμων σπερματοζωαρίων.
Η μείωση της παραγωγής σπερματοζωαρίων (ολιγοζωοσπερμία) ή και πλήρη απουσία τους από την εκσπερμάτιση (αζωοσπερμία) παρατηρείται σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις που μπορεί να είναι αποτέλεσμα γενετικών παραγόντων, διαταραχών της φυσιολογίας και της λειτουργίας του γεννητικού συστήματος, ενδοκρινικών διαταραχών αλλά και επίκτητων παραγόντων όπως λοιμώξεις και περιβαλλοντικές επιδράσεις, ενώ και κάποιες ιατρικές θεραπείες μπορεί να επιδρούν στον παρατηρούμενο αριθμό σπερματοζωαρίων.
- Η κινητικότητα του σπέρματος αξιολογείται αμέσως μετά τη ρευστοποίηση του δείγματος και κατά την καταμέτρηση γίνεται υπολογισμός του ποσοστού των σπερματοζωαρίων με ταχεία και νωθρή προωθητική κίνηση, με μη προοδευτική ή επιτόπια κίνηση και των ακίνητων σπερματοζωαρίων. Για την αξιολόγηση της κινητικότητας, ένα κλάσμα του δείγματος φορτώνεται στο θάλαμο μέτρησης και εξετάζεται κάτω από μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης αξιολογώντας τουλάχιστον 200 σπερματοζωάρια σε τουλάχιστον 5 διαφορετικά οπτικά πεδία.
Η μείωση της κινητικότητας (ασθενοζωοσπερμία) μπορεί να οφείλεται σε μόλυνση ή φλεγμονή των όρχεων και των επικουρικών αδένων, σε άλλες παθολογικές ή ανατομικές διαφοροποιήσεις (π.χ. κιρσοκήλη, κρυψορχία, καρκίνος των όρχεων) ή να σχετίζεται με τον τρόπο ζωής και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες κινδύνου, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης στη ρύπανση, της κατανάλωσης αλκοόλ και ναρκωτικών, κάπνισμα, ψυχολογικό στρες.
- Η μορφολογία του σπέρματος είναι μια από τις πιο απαιτητικές ποιοτικές παραμέτρους του σπερμοδιαγράμματος στην αξιολόγηση και ερμηνεία, καθώς υπάρχει σημαντική διαφοροποίηση στα επιμέρους μορφολογικά στοιχεία των σπερματοζωαρίων που περιέχονται στην εκσπερμάτιση. Η αξιολόγηση των μορφολογικά φυσιολογικών σπερματοζωαρίων πραγματοποιείται με διαφορική χρώση των διάφορων τμημάτων της δομής τους (κεφαλή και ακρόσωμα, αυχένας, ουρά και κυτταροπλασματικό υπόλειμμα) και εκτίμηση των μορφολογικά άρτιων σπερματοζωαρίων με βάση τα αυστηρά κριτήρια μορφολογίας που προτείνονται από τον Π.Ο.Υ. Κατά τη μορφολογική αξιολόγηση πραγματοποιείται και ταυτόχρονη κατηγοριοποίηση των ανωμαλιών, καθότι συγκεκριμένες ανωμαλίες αποτελούν ένδειξη συγκεκριμένων δυσλειτουργιών κατά τη σπερματογένεση, ενώ παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για την ορθή διαχείριση της ανδρικής υπογονιμότητας. Η άτυπη μορφολογία οφείλεται σε μη φυσιολογική γένεση ή ωρίμανση του σπέρματος, ενώ συγκεκριμένα μορφολογικά ελαττώματα όπως π.χ. η μικροστρογγυλοκεφαλία και οι πολλαπλές ανωμαλίες ουράς είναι ενδεικτικές γενετικών ανωμαλιών.
Πρόσθετες παράμετροι στο σπερμοδιάγραμμα
Το σπερμοδιάγραμμα μπορεί να περιλαμβάνει και άλλους σημαντικούς παράγοντες για την αξιολόγηση της ανδρικής γονιμότητας, όπως το ποσοστό ζωτικότητας των σπερματοζωαρίων, η ύπαρξη συσσωρεύσεων ή συγκολλήσεων, η παρουσία στρογγυλών κυττάρων, όπως λευκά και ερυθρά, παρουσία επιθηλιακών κυττάρων, μικροοργανισμών και κηρωδών πηγμάτων.
- Η αξιολόγηση της ζωτικότητας του σπέρματος συνδράμει στο διαχωρισμό μεταξύ των ακίνητων ζώντων σπερματοζωαρίων και των ακίνητων αποπτωτικών ή νεκρών σπερματοζωαρίων και συνιστάται για όλα τα δείγματα με προοδευτική κίνηση χαμηλότερη του 40%. Η ζωτικότητα του σπέρματος προσδιορίζεται με βάση την ακεραιότητα της κυτταρικής μεμβράνης που αποτελεί και ένδειξη της λειτουργικότητας του σπερματοζωαρίου.
- Η προσκόλληση κινητών σπερματοζωαρίων μεταξύ τους σχηματίζοντας συστάδες χαρακτηρίζεται ως συγκόλληση. ’Oταν περιλαμβάνονται και άλλα κυτταρικά ή μη στοιχεία, τότε χαρακτηρίζεται ως συσσωμάτωση ή συσσώρευση και μπορεί να περιέχει κινητά ή και ακίνητα σπερματοζωάρια. Η συγκόλληση των σπερματοζωαρίων αποτελεί ένδειξη ανοσολογικής αντίδρασης στο περιβάλλον της σπερματογένεσης και ενδεχομένως να επηρεάζει την κινητικότητα στο δείγμα, ενώ αξιολογείται ανάλογα με τον αριθμό των εμπλεκόμενων σπερματοζωαρίων και το σημείο συγκόλλησης (κεφαλή, αυχένα, ουρά ή μικτή). Η παρουσία συγκολλήσεων μπορεί να είναι ενδεικτική της παρουσίας αντισπερματικών αντισωμάτων και απαιτείται περαιτέρω έλεγχος για να επιβεβαιωθεί ως ανοσολογική αιτία υπογονιμότητας. Η παρουσία συσσωματώσεων αποτελεί μια μή ειδική παρατήρηση, αναφέρεται όμως, καθότι σε εκτεταμένες μορφές ενδεχομένως να επηρεάζει την ποιότητα του δείγματος.
- Εκτός από τα σπερματοζωάρια, συνήθως παρατηρούνται και στρογγυλά κύτταρα στο σπέρμα, τα οποία μπορεί να περιλαμβάνουν λευκά και ερυθρά αιμοσφαίρια, ανώριμα σπερματοζωάρια και επιθηλιακά κύτταρα. Για να πραγματοποιηθεί ο διαχωρισμός των πυοσφαίριων από τα ανώριμα γεννητικά κύτταρα εφαρμόζεται ειδική τεχνική χρώσης σε δείγμα του σπέρματος, ώστε να αναγνωριστούν με ακρίβεια και να ποσοτικοποιηθούν αντίστοιχα. Όταν η συγκέντρωση των λευκών αιμοσφαιρίων υπερβαίνει σε συγκέντρωση το ένα εκατομμύριο κύτταρα/ml, τότε αποτελεί ένδειξη φλεγμονώδους απόκρισης του γεννητικού συστήματος που ενδεχομένως να αποδίδεται σε λοίμωξη. Η ενεργοποίηση των λευκοκυττάρων στο γεννητικό σύστημα του άνδρα συμβάλλει στην παραγωγή δραστικών μορφών οξυγόνου (ROS) έως και 1.000 φορές περισσότερο από το φυσιολογικό, συμβάλλοντας έτσι στη δημιουργία οξειδωτικού στρες που επηρεάζει και τη γενετική ακεραιότητα των σπερματοζωαρίων.
Όρια αναφοράς στο σπερμοδιάγραμμα
Ο Π.Ο.Υ. στην πρόσφατη αναθεώρηση του εργαστηριακού εγχείριδιου εξέτασης και επεξεργασίας σπέρματος (2021) περιλαμβάνει όρια αναφοράς τα οποία προέρχονται από επιστημονικές μελέτες και αφορούν συνολικά 3.587 άνδρες που κατά την προσπάθεια τεκνοποίησης είχαν επιτυχή εγκυμοσύνη με φυσική σύλληψη σε χρόνο μικρότερο ή ίσο του ενός έτους. Η μετα-ανάλυση των δεδομένων αφορά διάφορες γεωγραφικές περιοχές ανά την υφήλιο, αντιπροσωπεύοντας τους περισσότερους πληθυσμούς ανδρών και οι κατανομές των τιμών καθορίστηκαν σύμφωνα με τις τυπικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται ιατρικά για τον καθορισμό των περιοχών αναφοράς.
Το σπερμοδιάγραμμα έχει βαρύνουσα κλινική σημασία και προσφέρει σαν εξέταση πολλές ενδείξεις για τη γονιμότητα και την αναπαραγωγική λειτουργία, όμως δεν αποτελεί ένα διακριτό όριο μεταξύ γόνιμων και υπογόνιμων ανδρών. Η ερμηνεία των αποτελεσμάτων της εξέτασης πραγματοποιείται από τον κλινικό ιατρό που σε συνδυασμό με το ιατρικό ιστορικό και την κλινική εξέταση καθορίζει εάν χρήζει περαιτέρω διερεύνησης, εξατομικευμένης θεραπείας ή και ιατρικής διαχείρισης σε περιπτώσεις υπογονιμότητας. Η αναπαραγωγή ως πολυπαραγοντική βιολογική διαδικασία αφορά τη γονιμότητα του ζευγαριού και επομένως μια μεμονωμένη εξέταση δεν είναι προγνωστική ως προς τη δυνατότητα αναπαραγωγής.
Παράμετροι σπέρματος | Όρια αναφοράς |
Όγκος δείγματος | ≥1,4ml |
pH | ≥7,2 |
Συγκέντρωση σπερματοζωαρίων | ≥ 16.000.000/ml |
Ολικός αριθμός σπερματοζωαρίων στο δείγμα | ≥ 39.000.000 |
Προωθητική κίνηση (ταχεία και νωθρή κίνηση) | ≥30% |
Συνολική κινητικότητα (ταχεία, νωθρή και επιτόπια κίνηση) | ≥42% |
Τυπική μορφολογία (αυστηρά κριτήρια κατά Tygerberg) | ≥4% |
Ζωτικότητα | ≥54% |
Λευκά κύτταρα (WBC) | <1.000.000/ml |
Πιθανοί παράγοντες διαφοροποίησης των τιμών
Διάφοροι παράγοντες μπορεί να προκαλέσουν ανδρική υπογονιμότητα, μεταξύ των οποίων είναι οι γενετικοί παράγοντες (π.χ. σύνδρομο Kallmann, σύνδρομο Klinefelter, μικροελλείψεις στο χρωμόσωμα Υ), οι ενδοκρινικές διαταραχές (π.χ. παθήσεις υποθαλάμου-υπόφυσης και υπογοναδισμός), οι διαταραχές της φυσιολογίας και της λειτουργίας του γεννητικού συστήματος (π.χ. κρυψορχία, κιρσοκήλη, απόφραξη ή αγενεσία των εκφορητικών οδών του σπέρματος, φλεγμονές και λοιμώξεις του αναπαραγωγικού συστήματος), οι συστηματικές ασθένειες, οι κακοήθειες, αλλά και ιατρικές θεραπείες που σχετίζονται με γονοτοξικότητα ή και αναστολή της σπερματογένεσης.
Σημαντικοί και συχνοί παράγοντες που ενδεχομένως να επιδρούν μεμονωμένα στις παραμέτρους σπέρματος και την ανδρική γονιμότητα σχετίζονται με τον τρόπο ζωής, όπως το κάπνισμα, το αλκοόλ, η κατάχρηση ουσιών, η κακή διατροφή, η παχυσαρκία, οι παράγοντες αύξησης θερμότητας στο όσχεο και το ψυχολογικό στρες. Επιπλέον πρόσφατα επιστημονικά στοιχεία υποδηλώνουν ότι το οξειδωτικό στρες παίζει σημαντικό ρόλο στην ανδρική υπογονιμότητα, καθώς αποτελεί αιτιολογικό παράγοντα στο 30%-80% των υπογόνιμων ανδρών. Η υπογονιμότητα επηρεάζει περίπου ένα στα οκτώ ζευγάρια αναπαραγωγικής ηλικίας, με τον ανδρικό παράγοντα να είναι αποκλειστικά υπεύθυνος στο 20% ενώ συμβάλλει σε ένα επιπλέον 30% των περιπτώσεων. Παρόλα αυτά οι σύγχρονες μέθοδοι διερεύνησης της ανδρικής γονιμότητας, διάγνωσης της ανδρικής υπογονιμότητας, αλλά και η εξέλιξη των διαθεσιμων ιατρικών θεραπειών έχει βοηθήσει σημαντικά στην αποτελεσματική αντιμετώπιση των περισσότερων εκφάνσεων της ανδρικής υπογονιμότητας.
Βιβλιογραφία:
- Baskaran S, Finelli R, Agarwal A, Henkel R. Diagnostic value of routine semen analysis in clinical andrology. Andrologia2021 Mar;53(2):e13614.
- Boitrelle F, Shah R, Saleh R, Henkel R, Kandil H, Chung E, Vogiatzi P, Zini A, Arafa M, Agarwal A. The Sixth Edition of the WHO Manual for Human Semen Analysis: A Critical Review and SWOT Analysis. Life (Basel) 2021;11(12):1368.
- WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen, 6th Edition 2021 https://www.who.int/publications/i/item/9789240030787