background image

 

 

1

 

 

حممد حمسن عبد العزيز

 

Male Infertility

 

Male reproductive physiology 

Hypothalamic & pituitary & testicular axis 

The  hypothalamus  secretes  luteinizing  hormone-releasing  hormone  (LHRH),  also  known  as 

gonadotrophin-releasing  hormone  (GnRH).  This  causes  pulsatile  release  of  anterior  pituitary 
gonadotrophins, called follicle stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH), which act on 

the testis. FSH stimulates the seminiferous tubules to secrete inhibin and produce sperm; LH acts on 
Leydig  cells  to  produce 
testosterone. 
 

 
 

Testosterone 

is  secreted  by  the  interstitial 

Leydig cells, which lie adjacent 
to  the  seminiferous  tubules  in 
the 

testis. 

It 

promotes 

development  of  the  male 

reproductive 

system 

and 

secondary 

sexual 

characteristics.  
 

 
 
 
 

Spermatogenesis 

Seminiferous  tubules  are  lined  with  Sertoli  cells,  which  surround  developing  germ  cells 

(spermatogonium) and provide nutrients and stimulating factors, as well as secreting androgen-binding 
factor and inhibin . Primordial germ cells divide to form primary spermatocytes. These undergo a first 

meiotic division to create secondary spermatocytes (46 chromosomes), followed by a second meiotic 
division  to  form  spermatids  (23  chromosomes).  Finally,  these  differentiate  into  spermatozoa.  This 
process takes about 74 days. The non-motile spermatozoa leave the seminiferous tubules and pass to 
the epididymis, for storage and maturation (until ejaculation). Spermatozoa that are not released are 

reabsorbed by phagocytosis. 

 

Mature sperm 

have a head, middle piece, and 

tail. The head is composed of a nucleus 

covered  by  an  acrosome  cap, 
containing  vesicles  filled  with  lytic 
enzymes.  The  middle  piece  contains 
mitochondria  and  contractile  filaments, 

which extend into the tail to aid motility. 
After  deposition  at  the  cervix,  sperm 
penetrate  cervical  mucus  and  travel 
through  the  uterus  to  the  site  of 

fertilization in the fallopian tube. 
 
 
 

Tikrit Medical College 

Urology 

Fifth year 


background image

 

 

2

 

 

حممد حمسن عبد العزيز

 

 
 

Aetiology and evaluation of male infertility 

Definition of infertility 

Failure  of  conception  after  at  least  12  months  of  unprotected  intercourse.  The  chance  of  a 

normal couple conceiving is estimated at 20-25% per month, 75% by 6 months, and 90% at 1 year. 

Epidemiology 

Up to 35% of infertility is due to male factors. Up to 25% of couples may be affected at some 

point in their reproductive years. 

Pathophysiology 

Failure  of  fertilization  of  the  normal  ovum  due  to  defective  sperm  development,  function,         

or  inadequate  numbers.  There  may  be  abnormalities  of  morphology  (teratospermia),  motility 

(asthenospermia),  low  sperm  numbers  (oligospermia),  or  absent  sperm  (azoospermia).  Abnormal 
epididymal function may result in defective spermatozoa maturation or transport, or induce cell death. 

Aetiology

 

 

Idiopathic (25%) 

 

Varicocele (present in 40%) 

 

Cryptorchidism (undescended testes) 

 

Functional sperm disorders: immunological infertility (sperm antibodies); head or tail defects 

 

Erectile or ejaculatory problems 

 

Testicular  injury:  orchitis  (post-pubertal,  bilateral  mumps  orchitis);  testicular  torsion;  trauma; 
radiotherapy 

 

Endocrine  disorders:  Kallmann's  syndrome  (isolated  gonadotrophin  deficiency  causing 

hypogonadism); pituitary gland adenoma, radiation, or infection 

 

Hormone  excess:  excess  prolactin  (pituitary  tumour);  excess  androgen  (congenital  adrenal 
hyperplasia, anabolic steroids); excess oestrogens 

 

Genetic disorders: Kleinfelter's syndrome (47XXY) involves azoospermia,  

 

Male genital tract obstruction: congenital absence of vas deferens; epididymal obstruction or 
infection; groin or scrotal surgery 

 

Systemic disease: renal failure; liver cirrhosis; cystic fibrosis 

 

Drugs: chemotherapy; alcohol; marijuana; sulphasalazine; smoking 

 

Environmental factors: pesticides; heavy metals; hot baths 

History 

 

Sexual:  duration  of  problem;  frequency  and  timing  of  intercourse;  previous  successful 

conceptions; previous birth control; erectile or ejaculatory dysfunction. 

 

Developmental: age at puberty; history of cryptorchidism; gynaecomastia. 

 

Medical and surgical: detailed assessment for risk factors, recent febrile illness; post-pubertal 

mumps orchitis; varicocele; testicular torsion, trauma, or tumour; sexually transmitted diseases; 
genitourinary  surgery;  radiotherapy;  respiratory  diseases  associated  with  ciliary  dysfunction; 
diabetes. 

 

Drugs  and  environmental:  previous  chemotherapy;  exposure  to  substances  which  impair 

spermatogenesis or erectile function; alcohol consumption; smoking habits; hot baths. 

 

Family: hypogonadism; cryptorchidism. 

Examination 

Perform a full assessment of all systems, with attention to general appearance (evidence of 

secondary  sexual  development;  signs  of  hypogonadism;  gynaecomastia).  Urogenital  examination 
should include assessment of the penis (Peyronie's plaque, phimosis, hypospadias); measurement of 
testicular consistency, tenderness, and volume with a Prader orchidometer (normal >18ml; varies with  

 


background image

 

 

3

 

 

حممد حمسن عبد العزيز

 

 
race); palpate epididymis (tenderness, swelling) and spermatic cord (vas deferens present or 

absent, varicocele); digital rectal examination of prostate. 
 

Investigation of male infertility 

Basic investigations 

Semen  analysis  2  or  3  specimens  over  several  weeks,  collected  after  2-3  days  of  sexual 

abstinence. Deliver specimens to the laboratory within 1h. Ejaculate volume, liquefaction time, and pH 
are  noted.  Microscopy  techniques  measure  sperm  concentration,  total  numbers,  morphology,  and 
motility .  

The World Health Organization defines the following reference values 

Volume: 2.0 mL or more 

pH: 7.2 or more 

Sperm concentration: 20 × 10

6

 or more spermatozoa/mL 

Total sperm number: 40 × 10

6

 or more spermatozoa per ejaculate 

Motility: 50% or more with grade “a + b” motility or 25% or more         

with grade “a” motility 

Morphology: 15% or more by strict criteria 

Viability: 75% or more of sperm viable 

WBCs: Less than 1 million/mL 

 

Hormone  measurement  Serum  FSH,  LH,  and  testosterone  .  In  cases  of  isolated  low 

testosterone level, it is recommended to test morning and free testosterone levels. Raised prolactin is 
associated with sexual dysfunction, and may indicate pituitary disease. 

 

Special investigations 

Chromosome analysis: Indicated for clinical suspicion of an abnormality. 

Testicular  biopsy:  Performed  for  azoospermic  patients,  to  differentiate  between  idiopathic  and 
obstructive causes. May also be used for sperm retrieval. 
 

Imaging 

Scrotal ultrasound scan is used to confirm a varicocele and assess testicular abnormalities. 

Transrectal  ultrasound  scan  is  indicated  for  low  ejaculate  volumes,  to  investigate  seminal  vesicle 
obstruction or absence and ejaculatory duct obstruction. 
Vasography Vas deferens is punctured at the level of the scrotum and injected with contrast. A normal 

test shows the passage of contrast along the vas deferens, seminal vesicles, ejaculatory duct, and into 
the bladder, which rules out obstruction. 
 

Oligospermia 

Defined as a sperm concentration of less than 20 million/ml of ejaculate. 

Aetiology 

Varicoceles; idiopathic; androgen deficiency. It is identified in ~60% of patients presenting with 

testicular cancer or lymphoma. 

 

 


background image

 

 

4

 

 

حممد حمسن عبد العزيز

 

Associated disorders 

It is often associated with abnormalities of morphology and motility. The combined disorder is 

called  oligoasthenoteratospermia  (OAT)  syndrome.  Common  causes  include  varicoceles; 

cryptorchidism; idiopathic; drug and toxin exposure; febrile illness. 

 
 

Investigations  

Semen analysis: sperm counts <5-10 million/ml (severe form) require hormone investigation, 

including FSH and testosterone.  

Treatment 

Correct the underlying cause. Idiopathic cases may respond to empirical medical therapy or 

require assisted reproductive techniques. 

 

Azoospermia 

Defined as an absence of sperm in the ejaculate fluid. 

Aetiology 

 

Obstructive  Absent  or  obstructed  vas  deferens;  epididymal  or  ejaculatory  duct  obstruction 

(related to infection, cystic fibrosis). 

 

Non-obstructive Hypogonadotrophism (Kallmann's syndrome, pituitary tumour); abnormalities 

of spermatogenesis (chromosomal anomalies, toxins, idiopathic, varicocele, orchitis, testicular 
torsion). 

Investigations 

 

Hormone assay (raised FSH indicates non-obstructive cause; normal FSH with normal testes 
indicates increased likelihood of obstruction). 

 

Testicular  biopsy  is  performed  to  assess  if  normal  sperm  maturation  is  occurring,  and  for 

sperm retrieval (for later therapeutic use). 

 

Transrectal ultrasound scan assesses absence or blockage of vas deferens, and ejaculatory 
duct obstruction. Exclude cystic fibrosis in patients with vas deferens defects. 

Management 

Treatment will depend on underlying aetiology. 

 
 

Treatment options for male factor infertility 

General 

Modification of life style factors (reduce alcohol consumption; avoid hot baths). 

Medical treatment 

Correct any reversible causative factors. 

Hormonal 

 

Secondary  hypogonadism  (pituitary  intact)  may  respond  to  human  chorionic  gonadotrophin 
(hCG) which stimulates an increase in testosterone and testicular size. If the patient remains 

azoospermic after 6 months of treatment, FSH is added (human recombinant FSH or human 
menopausal  gonadotrophin).  Alternatively,  pulsatile  LHRH  can  be  administered 
subcutaneously via a minipump. 

 

Testosterone deficiency requires testosterone replacement therapy. 

 

Hyperprolactinaemia is treated with dopamine agonists. 

 

Anti-oestrogens (clomiphene citrate & tamoxifen) are often used empirically to increase LHRH, 
which stimulates endogenous gonadotrophin secretion. 


background image

 

 

5

 

 

حممد حمسن عبد العزيز

 

Erectile and ejaculatory dysfunction 

Erectile dysfunction may be treated conventionally (oral, intraurethral, intracavernosal drugs; 

vacuum  devices  or  prostheses).  Ejaculatory  failure  may  respond  to  sympathomimetic  drugs  or 
electroejaculation (used in spinal cord injury) 

 
 

 
Antisperm antibodies 

Corticosteroids have been used, but assisted conception methods are usually required. 
 

Surgical treatment 

Genital tract obstruction 

 

Epididymal  obstruction  can  be  overcome  by  microsurgical  anastomosis  between  the 

epididymal tubule and vas (epididymovasovasostomy). 

 

Vas deferen obstruction is treated by microsurgical reanastomosis of ends of the vas, and is 
used for vasectomy reversal. Ejaculatory duct obstruction requires transurethral resection of 
the ducts. 

Varicocele 
Repaired by embolization or open/laparoscopic surgical ligation. 
 

Assisted reproductive techniques (ART) 

Assisted conception 

 

Intrauterine insemination (IUI) Following ovarian stimulation, sperm are placed directly into 

the uterus. 

 

In  vitro  fertilization  (IVF)  Controlled  ovarian  stimulation  produces  oocytes  which  are  then 
retrieved under transvaginal USS-guidance. Oocytes and sperm are placed in a Petri dish for 
fertilization  to  occur.  Embryos  are  transferred  to  the  uterine  cavity.  Pregnancy  rates  are        

20-30% per cycle. 

 

Intracytoplasmic Sperm injection (ICSI) A single spermatozoon is injected directly into the 
oocyte cytoplasm. Pregnancy rates are 15-22% per cycle. 

 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Bakr Zaki
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 56 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل