Nell'era di Greta Thunberg, in cui il cambiamento climatico è diventato uno dei temi più rilevanti capace di influenzare la salute umana, si dovrebbe considerare anche la riproduzione. Il progressivo aumento delle temperature ambientali dovuto al riscaldamento globale potrebbe contribuire al progressivo declino della fertilità registrato negli ultimi decenni. L’obiettivo dello studio realizzato è di valutare l'influenza delle temperature ambientali e dell'inquinamento atmosferico sui parametri spermatici analizzando dati reali: dalle analisi seminali di 5131 uomini, residenti in provincia di Modena, tra il 2010 e il 2016. Sono state ricavate le variabili ambientali, considerando le temperature, il particolato (PM) e l'ossido nitrico (NO2); tutti i dati sono stati poi collegati geo-codificando i pazienti sulla base dell'indirizzo di residenza.
Autore: Dott. Daniele Santi, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (pagina personale)
La concentrazione media di spermatozoi umani è diminuita negli ultimi 50 anni. Contemporaneamente, l’incidenza dell’infertilità maschile sta aumentando anno dopo anno nei paesi industriali. In particolare, i paesi sviluppati – come Stati Uniti, Europa e Australia – hanno mostrato un calo significativo del numero di spermatozoi (Swan et al., 1997, 2000).
Sono state proposte diverse ipotesi per spiegare questa discrepanza tra le varie aree geografiche, come le temperature ambientali e gli interferenti endocrini presenti nell’inquinamento atmosferico. Tuttavia, sebbene l’aumento dell’inquinamento chimico ambientale sia stato dimostrato tra le cause di scarsa qualità dello sperma, una correlazione tra inquinamento e fertilità è lungi dall’essere dimostrata.
In quest’ottica, l’obiettivo di questo studio era valutare l’influenza dei parametri ambientali, come la temperatura e l’inquinamento atmosferico, sulla fertilità maschile, utilizzando dati del mondo reale.
Abbiamo effettuato un’analisi dei big data considerando 5131 uomini, residenti in provincia di Modena (regione Emilia-Romagna, Nord Italia), con un’età media di 44,3 anni. Abbiamo raccolto tutte le analisi del seme condotte da gennaio 2010 a marzo 2016 presso il Laboratorio Centrale dell’Ospedale di Baggiovara (Azienda Ospedaliera-Universitaria di Modena).
L’analisi del campione seminale consisteva nel valutare il volume del seme, il numero totale di spermatozoi, la concentrazione di spermatozoi, la percentuale di forme normali/anormali, la percentuale di spermatozoi mobili/immobili, il pH e la concentrazione dei leucociti. Inoltre, i dati ambientali sono stati estratti utilizzando un modello meteorologico, CALMET, sviluppato presso il Servizio Idro-Meteorologico dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente dell’Emilia-Romagna (ARPA). In particolare, sono state incluse le temperature ambientali registrate il giorno della raccolta del seme, i 90 giorni precedenti l’analisi, il valore medio di particolato (PM) e ossido nitrico (NO2) nell’anno del test. Questi dati sono stati collegati a ciascun paziente mediante geolocalizzazione utilizzando l’indirizzo di residenza del paziente e il servizio API di Google Maps disponibile a questo link.
Sia il numero totale, che la concentrazione di spermatozoi hanno mostrato una fluttuazione significativa durante l’anno, con valori più bassi nelle stagioni estive e autunnali. Questo ritmo annuale è evidente solo per i parametri relativi alla quantità del campione seminale e non per la qualità dello stesso, principalmente motilità e morfologia, che sembrano non essere influenzate dalle stagioni. Per comprendere meglio il ruolo dei cambiamenti stagionali sulla concentrazione spermatica, è stata considerata la durata della luce del giorno durante l’anno. Abbiamo dimostrato che la fluttuazione annuale dei parametri seminali nell’uomo riflette anche i cambiamenti della luce diurna. Sia il numero totale di spermatozoi che la concentrazione diminuiscono all’aumentare della durata della luce diurna. Allo stesso modo, anche la motilità e la morfologia degli spermatozoi si riducono con l’aumento della durata della luce del giorno. Pertanto, nel nostro modello, sia le temperature ambientali che le variazioni della durata di luce nel corso dell’anno sono correlate a variazioni stagionali dei parametri seminali.
Sia le temperature massime che quelle minime registrate il giorno della raccolta del seme erano inversamente correlate al numero totale di spermatozoi, suggerendo che sia le alte che le basse temperature influenzino negativamente la quantità di sperma. Quando la temperatura aumenta, la concentrazione di spermatozoi e il numero totale di spermatozoi raggiungono i livelli minimi. Questa correlazione inversa potrebbe essere la ragione per cui in estate, quando le temperature ambientali sono le più elevate, si riscontra un ridotto numero di spermatozoi.
È interessante notare che l’influenza delle temperature ambientali sui parametri seminali è evidente se consideriamo i 30 e 60 giorni precedenti l’analisi del campione seminale, ma non considerando i valori medi registrati nei 90 giorni precedenti. Considerando la durata della spermatogenesi (di almeno 70-80 giorni), si potrebbe ipotizzare un’influenza delle temperature ambientali principalmente sull’ultima fase della spermatogenesi. Al contrario, la prima fase della spermatogenesi sembra essere indipendente dai cambiamenti ambientali.
Prendendo in esame l’inquinamento atmosferico, sono stati considerati tre diversi parametri: PM 10, PM 2,5 e NO2. Nel loro insieme, l’elevato inquinamento è correlato a una riduzione della motilità progressiva degli spermatozoi. Questa correlazione è più evidente considerando le aree a più alto inquinamento ambientale della Provincia di Modena, a conferma dell’effetto dannoso dell’inquinamento sulla qualità seminale. Tuttavia, la relazione tra fertilità maschile e inquinamento atmosferico resta ancora da chiarire (Carlsen et al., 1992; Forti e Serio, 1993; Jensen et al., 2002).
In conclusione, dimostriamo chiaramente un cambiamento stagionale dei parametri seminali, con la più alta concentrazione di spermatozoi in inverno e in primavera. Questa fluttuazione durante l’anno sembra essere influenzata sia dalle temperature ambientali che dalle variazioni di luce diurna. Inoltre, l’inquinamento atmosferico influisce negativamente sulla fertilità maschile, poiché livelli di PM 10 e PM 2,5 più elevati sono correlati a una ridotta qualità dello sperma. Tali associazioni stagionali e ambientali dovrebbero essere prese in considerazione quando si valutano i cambiamenti dei parametri relativi alla fertilità maschile nel tempo.