Analysis of seasonal variability of sperm donors’ semen parameters

Cover Page

Abstract


Introduction. The concept of seasonal variability of sperm parameters is controversial. However, it should be considered during medical evaluation and solicitation of sperm donors.

Aim. To evaluate seasonal variability of sperm parameters from anonymous sperm donors in a reproductive medicine center.

Materials and methods. A retrospective study of 1252 semen samples from 39 sperm donors (mean age 27.1 ± 3.9 years) in a reproductive medicine center in Saint Petersburg during the period from October 1, 2015 to October 1, 2017 was performed according to WHO 2010 recommendations. Semen volume, sperm concentration, total sperm number, progressive motility, and number of progressively motile sperm were analyzed.

Results. Individual variability in semen parameters was high. The mean ejaculate volume in the summer months was higher than in the autumn, winter, and spring (t = 3.65, p < 0.001; t = 4.18, p < 0.0001; t = 1.92, p = 0.056 respectively). The lowest volume (2.83 ± 1.32 ml) was registered in January. The mean sperm concentration in summer was lower than in autumn, winter, and spring (t = 3.65, p < 0.001; t = 4.18, p < 0.0001; t = 1.92, p = 0.056 respectively). It was higher in winter than in spring and autumn (t = 2.54, p = 0.012; t = 1.72, p = 0.082 respectively). The highest mean sperm concentration was registered in January and the lowest in July (157.2 ± 46.6 and 131.9 ± 44.0 million sperm per ml, respectively). No significant seasonal differences were found in total sperm number, progressive motility, or number of progressively motile sperm (p > 0.1).

Conclusions. The study suggests there is both individual and seasonal variability in sperm donors’ semen parameters. As several semen samples are needed to rate semen quality, we recommend that semen analysis for a potential sperm donor be performed in the summer months.


Введение

Согласно современным представлениям у мужчин наблюдается высокая вариабельность показателей эякулята [1–4]. Считается, что длительность периода воздержания, а также индивидуальные особенности функционирования половых желез и других элементов репродуктивной системы являются основными причинами этих различий. Кроме того, на качестве спермы могут отразиться условия, в которых произошло семяизвержение: показатели эякулята, полученного при мастурбации в медицинском учреждении, как правило, ниже показателей порции спермы, выделившейся при половом акте после продолжительного полового возбуждения [5]. На результатах оценки также могут сказаться технические особенности лабора торной аппаратуры, задействованной в проведении теста, и различия квалификации исследователей-биологов: обнаружена вариабельность результатов оценки одного и того же образца спермы разными лабораториями и разными специалистами в одной лаборатории [6]. В связи с этим с целью стандартизации подходов в 2010 г. ВОЗ было предложено руководство по исследованию и обработке эякулята человека [5], соблюдение изложенных в нем требований рекомендовано отечественными и зарубежными профессиональными сообществами [7, 8].

Для изучения естественной вариабельности показателей эякулята удобно анализировать порции спермы, которую в криобанках и центрах репродуктивной медицины регулярно и на протяжении достаточно длительного периода времени сдают мужчины-доноры. В последние годы были опубликованы несколько основанных на таких наблюдениях работ, авторы которых обнаружили более высокие показатели спермы в холодное время года по сравнению с летними месяцами [9–11]. Несмотря на то что выводы специалистов были основаны на анализе большого числа наблюдений, единства мнений по этому вопросу до настоящего времени нет, так как полученные результаты впоследствии не были подтверждены авторами других аналогичных по дизайну исследований [12, 13]. Очевидно, что необходимо продолжить поиск в этом направлении, так как существует потребность в получении рекомендаций по интерпретации спермограмм, выполненных в различное время года: они представляют интерес для специалистов по проблеме бесплодия, проводящих диагностику и оценку результатов лечения мужчин-пациентов, а также отбор и планирование режима работы мужчин-доноров спермы. В отечественной литературе нам не удалось обнаружить публикаций, посвященных изучению этого вопроса, в связи с чем было предпринято настоящее исследование.

Цель исследования — изучить сезонную вариабельность показателей эякулята анонимных доноров спермы в центре репродуктивной медицины.

Материалы и методы

В работе проведено ретроспективное изучение показателей спермы 39 доноров (средний возраст — 27,1 ± 3,9 года) в центре репродуктивной медицины в Санкт-Петербурге за период с 01.10.2015 по 01.10.2017. К участию в донорской программе привлекали физически и психически здоровых мужчин с нормозооспермией в возрасте от 19 до 34 лет, прошедших медико-генетическое обследование в соответствии с Приказом Минздрава России от 30.08.2012 № 107н «О порядке использования вспомогательных репродуктивных технологий, противопоказаниях и ограничениях к их применению». Донорам рекомендовали сдавать эякулят после двух-трехдневного периода воздержания, в протоколах лечения бесплодия применяли криоконсервированную донорскую сперму только после получения повторных (через шесть месяцев после криоконсервации) отрицательных результатов обследования донора.

Исследование и интерпретацию результатов анализа спермы проводили в соответствии с рекомендациями ВОЗ 2010 г. [5], регистрировали дату получения эякулята, для последующей статистической обработки использовали сведения об объеме эякулята, концентрации сперматозоидов в 1 мл и общем количестве сперматозоидов эякулята, а также о доле и количестве прогрессивно подвижных сперматозоидов.

Результаты

На протяжении двухлетнего периода участия 39 мужчин в донорской программе были получены и исследованы 1252 порции эякулята — от 2 до 91 (в среднем — 32 ± 29) у каждого донора. Зимой, весной, летом и осенью донорами было сдано 266, 320, 306 и 360 порций эякулята соответственно. Распределение сданных порций по месяцам представлено на рис. 1, из которого следует, что наименьшее их количество пришлось на февраль и август, а наибольшее — на период с октября по декабрь и май (64, 86 и 128, 131, 132 и 124 порции соответственно).

 

Рис. 1. Распределение порций эякулята, сданных 39 донорами спермы по месяцам года

Fig. 1. Distribution of ejaculate samples from 39 sperm donors by months of the year

 

При сопоставлении количественных и качественных показателей эякулята (объема, концентрации и доли прогрессивно подвижных сперматозоидов) в отдельно взятых порциях каждого донора были отмечены существенные различия, следствием которых была значительная вариабельность количества прогрессивно подвижных сперматозоидов. Динамика изменения этого показателя у одного из доноров в течение 12 мес. с указанием времени года представлена на рис. 2.

 

Рис. 2. Количество прогрессивно подвижных сперматозоидов (млн) в порциях эякулята, последовательно сданных одним из доноров спермы в течение 12 мес.

Fig. 2. Number of progressively motile spermatozoa (M) in ejaculate samples donated consistently by one donor over 12 months

 

В ряде случаев показатели спермограммы были ниже порогового значения нормозооспермии. Так, 98 (7,8 %) порций эякулята от 22 (56 %) доноров имели объем менее 1,5 мл (от 1 до 13 и в среднем по 5 ± 4 порции у каждого донора), в 1 (0,008 %) порции концентрация сперматозоидов оказалась менее 15 млн/мл, еще в 1 (0,008 %) — общее число сперматозоидов было менее 39 млн а в 4 (0,3 %) порциях от 1 (3 %) донора доля прогрессивно подвижных сперматозоидов была менее 32 % (варьировала от 17 до 30 %), при этом их число в любой из исследованных порций не было меньше чем 18 млн.

При сопоставлении средних значений показателей объема эякулята, концентрации сперматозоидов в 1 мл, общего количества сперматозоидов в эякуляте, долей прогрессивно подвижных сперматозоидов и количества прогрессивно подвижных сперматозоидов в эякуляте в порциях, полученных в разное время года всеми донорами, был выявлен ряд закономерностей (табл. 1).

 

Таблица 1. Средние (m ± SD), минимальные и максимальные (Min–Max) значения показателей эякулята доноров спермы в зависимости от времени года

Table 1. Mean (m ± SD), minimum and maximum (Min–Max) values of ejaculate criteria from sperm donors according to the season

Показатель спермограммы

Зима

Весна

Лето

Осень

Все времена года

m ± SD

Min–Max

m ± SD

Min–Max

m ± SD

Min–Max

m ± SD

Min–Max

m ± SD

Min–Max

Объем эякулята, мл

2,9 ± 1,1

0,8–6,4

3,1 ± 1,2

0,9–7,6

3,1 ± 1,2

0,6–7,5

3,0 ± 1,2

0,6–7,3

3,0 ± 1,2

0,6–7,6

Концентрация сперматозоидов, млн/мл

152,6 ± ± 45,5

29–278

142,4 ± ± 43,8

48–303

135,7 ± ± 43,4

13–286

148,4 ± ± 46,2

46–345

144,1 ± ± 45,0

13–345

Число сперматозоидов в эякуляте, млн

418,1 ± ± 167,8

87–898

427,8 ± ± 171,5

82–930

407,5 ± ± 174,9

26–1177

422,4 ± ± 166,7

89–1021

421,5 ± ± 170,1

26–1177

Доля прогрессивно подвижных сперматозоидов, %

65,0 ± ± 9,6

32–89

63,5 ± ± 10,2

17–85

65,8 ± 9,9

37–89

64,9 ± ± 10,1

19–87

64,6 ± ± 10,0

17–89

Число прогрессивно подвижных сперматозоидов в эякуляте, млн

271,1 ± ± 114,6

57–656

271,9 ± ± 117,2

44–670

267,0 ± ± 117,4

18–650

272,9 ± ± 113,9

47–725

272,9 ± ± 124,7

18–725

 

Так, по сравнению с зимними и осенними месяцами летом средние значения объема эякулята были большими (t = 2,52, p = 0,012; t = 1,72, p = 0,082 соответственно), а наименьшие средние значения этого показателя (2,83 ± 1,32 мл) были отмечены в январе (рис. 3).

 

Рис. 3. Средние значения объема эякулята 39 доноров спермы, полученного в разные месяцы

Fig. 3. Mean semen volume of 39 sperm donors donated in different months

 

Летом концентрация сперматозоидов оказалась ниже, чем осенью, зимой и весной (t = 3,65, p < 0,001; t = 4,18, p < 0,0001; t = 1,92, p = 0,056 соответственно), а зимой выше, чем весной и осенью (t = 2,54, p = 0,012; t = 1,72, p = 0,082 соответственно). Наиболее высокие средние показатели концентрации сперматозоидов наблюдали (рис. 4) в январе, а наименьшие — в июле (157,2 ± 46,6 и 131,9 ± 44,0 млн сперматозоидов в миллилитре спермы соответственно).

 

Рис. 4. Средние значения концентрации сперматозоидов в эякуляте 39 доноров спермы, полученном в разные месяцы

Fig. 4. Mean sperm concentration in ejaculate of 39 sperm donors donated in different months

 

Достоверных различий общего числа сперматозоидов в эякуляте, а также доли и числа подвижных сперматозоидов в порциях эякулята, полученных в разные времена года, обнаружено не было (p > 0,1).

Обсуждение

Изучение характеристик 1252 образцов эякулята 39 мужчин — доноров спермы на протяжении двух лет позволило нам подтвердить известные ранее представления о высокой вариабельности концентрации, числа и подвижности сперматозоидов от порции к порции. Несмотря на то что обследованные доноры были предварительно отобраны в связи с высокими показателями спермограмм, а не случайно выбраны из популяции Санкт-Петербурга, в некоторых порциях эякулята мы изредка наблюдали показатели, которые были ниже пороговых значений, определяющих нормозооспермию. Это можно рассматривать как еще одно подтверждение рекомендованной профессиональными сообществами практики вынесения заключения о наличии патозооспермии после оценки по крайней мере двух спермограмм, выполненных согласно методическим указаниям ВОЗ [5].

В нашей работе, в отличие от большинства других, в которых был сделан аналогичный анализ [14–17], были выявлены достоверные различия объема эякулята доноров, полученного в разные сезоны года. Об этом ранее писали A. Rein berg et al. [18] и R. Ozelci et al. [19], однако наши данные и данные вышеупомянутых авторов не совпали: наименьшие значения объема эякулята обследованных мужчин они наблюдали в летние и весенние месяцы соответственно, в то время как по результатам нашего исследования минимум пришелся на декабрь и январь.

Как и ряду других исследователей [11, 12], нам удалось обнаружить самые низкие концентрации сперматозоидов в порциях, полученных летом. Существует предположение о том, что снижение концентрации сперматозоидов в это время года происходит из-за высокой температуры окружающей среды за счет препятствующего сперматогенезу нагрева органов мошонки [20], однако мнения по этому вопросу противоречивы, некоторые исследователи [21] сезонных колебаний не выявили. Наиболее высокие средние значения этого показателя J. Gyllenborg et al. [12], Z. Сhen et al. [15], E. Paraskevaides et al. [22], P. Andolz et al. [23] наблюдали весной, а мы — на протяжении четырех месяцев в году с октября по январь с максимумом в январе.

У мужчин-доноров, находившихся под нашим наблюдением в течение года, в среднем общее число сперматозоидов в эякуляте менялось мало. Минимальные значения этого показателя были зарегистрированы летом, однако в отличие от данных H. Mao et al. [24] его колебания по временам года у наших доноров не достигли порога достоверности. Не исключено, что описанные выше сезонные изменения концентрации сперматозоидов были в определенной степени лишь отражением изменений объема эякулята, что особенно заметно при сопоставлении этих показателей в порциях, полученных с октября по январь.

О качестве эякулята у мужчин, не имеющих выраженных дефектов строения сперматозоидов, рекомендуют судить на основании оценки числа подвижных сперматозоидов [25]. У обследованных в нашей работе доноров мы не зафиксировали достоверных различий между средними значениями и долями прогрессивно-подвижных сперматозоидов в эякуляте, полученном в разные месяцы и сезоны года, несмотря на колебания его концентрации и объема. Это согласуется с данными J. Gyllenborg et al. [12], D. Mortimerи et al. [26] и M. Xie et al. [27], но противоречит выводам других специалистов, проводивших аналогичные исследования и заметивших повышение [11] или, наоборот, снижение [24] этих показателей одновременно с сезонным увеличением концентрации сперматозоидов в эякуляте. Столь же противоречивыми оказались и выводы авторов, анализировавших сезонные колебания доли и числа сперматозоидов, имеющих нормальную морфологию [15–17].

Анализ показателей эякулята наших доноров позволил рассчитывать на хорошую оплодотворяющую способность подавляющего большинства полученных образцов спермы вне зависимости от времени года ее получения. Следует подчеркнуть, что полученные нами данные и выводы по результатам проделанной работы следует экстраполировать с осторожностью, так как исследование было основано на оценке параметров эякулята мужчин с изначально высокими показателями концентрации и подвижности сперматозоидов.

При сопоставлении наших данных с материалами, полученными другими специалистами, можно предположить наличие уникальных характеристик, которые отличают параметры эякулята каждой обследованной группы мужчин от других. Эти особенности могут быть обусловлены индивидуальными различиями и вписываются в современные представления о показателях эякулята мужчин как о переменных, детерминированных совокупностью врожденных и приобретенных признаков и непрерывно меняющих свои значения под влиянием среды обитания и образа жизни [28]. В связи с этим специалистам по репродуктивной медицине при оценке спермограмм в ходе обследования или по результатам лечения мужчин необходимо помнить о целесообразности проведения нескольких измерений. Наши наблюдения свидетельствуют о том, что если мужчин для участия в программе донорства спермы отбирать на основании высокой концентрации сперматозоидов в образце, полученном летом, например, в июле, то впоследствии она и в другие сезоны года сохранится на высоком уровне.

Выводы

Таким образом, отличия результатов нашего исследования от результатов работ других авторов в настоящее время не позволяют сформулировать общую картину сезонной динамики показателей эякулята у мужчин и свидетельствуют о необходимости продолжения исследований. В то же время современные представления об индивидуальной вариабельности показателей эякулята могут и должны быть учтены в практической работе специалистов по репродуктивному здоровью: для интерпретации спермограмм необходимо оценивать несколько образцов спермы, отбор кандидатов в доноры спермы можно рекомендовать на основании оценки порций эякулята, полученного в летние месяцы.

Igor A. Korneyev

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: iakorneyev@yandex.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

Doctor of Medical Science, Professor, Department of Urology

Ruslan D. Zasseev

International Centre for Reproductive Medicine

Email: r.zasseev@gmail.com

Russian Federation, Saint Petersburg

Urologist

Ol'ga B. Pashina

International Centre for Reproductive Medicine

Email: r.zasseev@gmail.com

Russian Federation, Saint Petersburg

Biologist

Ali E. Mamedov

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: r.zasseev@gmail.com

Russian Federation, Saint Petersburg

Student

Al'bert M. Dogov

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: r.zasseev@gmail.com

Russian Federation, Saint Petersburg

Student

Oleg A. Krylov

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: r.zasseev@gmail.com

Russian Federation, Saint Petersburg

Student

  1. Alvarez C, Castilla JA, Martínez L, et al. Biological variation of seminal parameters in healthy subjects. Hum Reprod. 2003;18(10):2082-2088. doi: 10.1093/humrep/deg430.
  2. Sergerie M, Mieusset R, Daudin M, et al. Ten-year variation in semen parameters and sperm deoxyribonucleic acid integrity in a healthy fertile man. Fertil Steril. 2006;86(5):1513.e11-8. doi: 10.1016/j.fertnstert.2006.03.067.
  3. Sergerie M, Mieusset R, Croute F, et al. High risk of temporary alteration of semen parameters after recent acute febrile illness. Fertil Steril. 2007t;88(4):970.e1-7. doi: 10.1016/j.fertnstert.2006.12.045.
  4. Хаят С.Ш., Андреева М.В., Шилейко Л.В., и др. Анализ параметров эякулята у мужчин с нормальной концентрацией сперматозоидов и полизооспермией // Андрология и генитальная хирургия. - 2014. - № 1. - С. 34-40 [Hayat SSh, Andreeva MV, Shileyko LV, et al. Semen parameters evaluation with normal sperm concentration and polyzoospermia. Andrology and genital surgery. 2014;(1):34-40. (In Russ.)]
  5. WHO Laboratory Manual for the Examination and Processing of Human Semen. 5th ed. WHO; 2010.
  6. Auger J, Eustache F, Ducot B, et al. Intra- and inter-individual variability in human sperm concentration, motility and vitality assessment during a workshop involving ten laboratories. Hum Reprod. 2000;15(11):2360-2368. doi: 10.1093/humrep/15.11.2360.
  7. Jungwirth A, Diemer T, Kopa Z, et al. Male Infertility. EAU guidelines. EAU; 2018. Available at: http://uroweb.org/guideline/male-infertility. Ссылка активна на 07.09.2018.
  8. Чалый М.Е., Ахвледиани Н.Д., Харчилава Р.Р. Мужское бесплодие. Российские клинические рекомендации // Урология. - 2016. - № 1. - С. 2-16. [Chalyi ME, Akhvlediani ND, Kharchilava RR. Muzhskoe besplodie. Rossiiskie klinicheskie rekomendatcii. Urologiia. 2016;(1):2-16. (In Russ.)]
  9. Levine RJ. Male factors contributing to the seasonality of human reproduction. Ann N Y Acad Sci. 1994;709: 29-45. doi: 10.1111/j.1749-6632.1994.tb30386.x.
  10. Yogev L, Kleiman S, Shabtai E, et al. Seasonal variations in pre- and post-thaw donor sperm quality. Hum Reprod. 2004;(19):880-885. doi: 10.1093/humrep/deh165.
  11. Zhang XZ, Liu JH, Sheng HQ, et al. Seasonal variation in semen quality in China. Andrology. 2013;1(4):639-643. doi: 10.1111/j.2047-2927.2013.00092.x.
  12. Gyllenborg J, Skakkebaek NE, Nielsen NC, et al. Secular and seasonal changes in semen quality among young Danish men: a statistical analysis of semen samples from 1927 donor candidates during 1977-1995. Int J Androl. 1999;22:28-36. doi: 10.1046/j.1365-2605.1999.00137.
  13. Carlsen E, Petersen JH, Andersson AM, et al. Effects of ejaculatory frequency and season on variations in semen quality. Fertil Steril. 2004;82:358-366. doi: 10.1016/j.fertnstert.2004.01.039.
  14. Centola GM, Eberly S. Seasonal variations and age related changes in human sperm count, motiliy, motion parameters, morphology and white blood cell concentration. Fertil Steril. 1999;72:803-808. doi: 10.1016/s0015-0282(99)00395-7.
  15. Chen Z, Godfrey-Bailey L, Schiff I, et al. Impact of seasonal variation, age and smoking on humansemen parameters: The Massachusetts General Hospital experience. J Exp Clin Assist Reprod. 2004;1:2. doi: 10.1186/1743-1050-1-2.
  16. Levitas E, Lunenfeld E, Weisz N, et al. Seasonal variations of human sperm cells among 6455 semen samples: a plausible explanation of a seasonal birth pattern. Am J Obstet Gynecol. 2013;208:406. doi: 10.1016/j.ajog.2013.02.010.
  17. De Giorgi A, Volpi R, Tiseo R, et al. Seasonal variation of human semen parameters: A retrospective study in Italy. Chronobiol Int. 2015;32(5):711-716. doi: 10.3109/07420528.2015. 1024315.
  18. Reinberg A, Smolensky MH, Hallek M, et al. Annual variation in semen characteristicsand plasma hormone levels in men undergoingvasectomy. Fertil Steril. 1988;49:309-315. doi: 10.1016/s0015-0282(16)59721-0. 19.19.Ozelci R, Yılmaz S, Dilbaz B. Seasonal variation of human sperm cells among 4,422 semen samples: A retrospective study in Turkey. Syst Biol Reprod Med. 2016;62(6):379-386. doi: 10.1080/19396368.2016.1225322.
  19. Snyder PJ. Fewer sperm in the summer-it’s not heat, it’s… N Engl J Med. 1990;323:54-56. doi: 10.1056/nejm199007053230110.
  20. Krause A, Krause W. Seasonal variations in human seminal parameters. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2002;101:175-178. doi: 10.1056/nejm199007053230110.
  21. Paraskevaides EC, Pennington GW, Naik S. Seasonal distribution in conceptions achieved by artificial insemination by donor. Br Med J. 1988;297:1309-1310. doi: 10.1136/bmj.297.6659.1309.
  22. Andolz P, Bielsa A, Andolz A. Circannual variationin human semen parameters. Int J Androl. 2001;24:266-271. doi: 10.1046/j.1365-2605.2001.00297.
  23. Tomlinson M, Lewis S, Morroll D. Sperm quality and its relationship to natural and assisted conception: British Fertility Society guidelines for practice. Hum Fertil (Camb). 2013;16(3):175-193. doi: 10.3109/14647273.2013.807522.
  24. Mortimer D, Templeton AA, Lenton EA, et al. Annual patterns of human sperm production and sperm quality. Arch Androl. 1983;10:1-5. doi: 10.3109/01485018308990162.
  25. Hirsh A. Male subfertility. BMJ. 2003;327(7416):669-672. doi: 10.1136/bmj.327.7416.669.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1. Fig. 1. Distribution of ejaculate samples from 39 sperm donors by months of the year View (89KB) Indexing metadata
2. Fig. 2. Number of progressively motile spermatozoa (M) in ejaculate samples donated consistently by one donor over 12 months View (98KB) Indexing metadata
3. Fig. 3. Mean semen volume of 39 sperm donors donated in different months View (96KB) Indexing metadata
4. Fig. 4. Mean sperm concentration in ejaculate of 39 sperm donors donated in different months View (100KB) Indexing metadata

Views

Abstract - 131

PDF (Russian) - 108

PlumX


Copyright (c) 2018 Korneyev I.A., Zasseev R.D., Pashina O.B., Mamedov A.E., Dogov A.M., Krylov O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.