ObjectiveTo examine the relationship between body mass index (BMI) and semen quality among young men from the general population.DesignCross-sectional study.SettingDanish young men were approached when they attended a compulsory physical examination to determine their fitness for military service.Patient(s)From 1996–1998, 1,558 (19%) young men (mean age 19 years) volunteered.Main outcome measure(s)Semen volume (in milliliters), sperm concentration (in million per milliliter), percentage of motile spermatozoa, percentage of spermatozoa with normal morphology, total sperm count (in million), and testis size (in milliliters). In addition, serum reproductive hormones were measured.Result(s)Serum T, sex hormone-binding globulin (SHBG), and inhibin B all decreased with increasing BMI, whereas free androgen index and E2 increased with increasing BMI. Serum FSH was higher among slim men. After control for confounders, men with a BMI <20 kg/m2 had a reduction in sperm concentration and total sperm count of 28.1% (95% confidence interval [CI] 8.3%–47.9%) and 36.4% (95% CI 14.6%–58.3%), respectively, and men with a BMI >25 kg/m2 had a reduction in sperm concentration and total sperm count of 21.6% (95% CI 4.0%–39.4%) and 23.9% (95% CI 4.7%–43.2%), respectively, compared to men with BMI between 20–25 kg/m2. Percentages of normal spermatozoa were reduced, although not significantly, among men with high or low BMI. Semen volume and percentage of motile spermatozoa were not affected by BMI.Conclusion(s)High or low BMI was associated with reduced semen quality. It remains to be seen whether the increasing occurrence of obesity in the Western world may contribute to an epidemic of poor semen quality registered in some of the same countries. If so, some cases of subfertility may be preventable. To examine the relationship between body mass index (BMI) and semen quality among young men from the general population. Cross-sectional study. Danish young men were approached when they attended a compulsory physical examination to determine their fitness for military service. From 1996–1998, 1,558 (19%) young men (mean age 19 years) volunteered. Semen volume (in milliliters), sperm concentration (in million per milliliter), percentage of motile spermatozoa, percentage of spermatozoa with normal morphology, total sperm count (in million), and testis size (in milliliters). In addition, serum reproductive hormones were measured. Serum T, sex hormone-binding globulin (SHBG), and inhibin B all decreased with increasing BMI, whereas free androgen index and E2 increased with increasing BMI. Serum FSH was higher among slim men. After control for confounders, men with a BMI <20 kg/m2 had a reduction in sperm concentration and total sperm count of 28.1% (95% confidence interval [CI] 8.3%–47.9%) and 36.4% (95% CI 14.6%–58.3%), respectively, and men with a BMI >25 kg/m2 had a reduction in sperm concentration and total sperm count of 21.6% (95% CI 4.0%–39.4%) and 23.9% (95% CI 4.7%–43.2%), respectively, compared to men with BMI between 20–25 kg/m2. Percentages of normal spermatozoa were reduced, although not significantly, among men with high or low BMI. Semen volume and percentage of motile spermatozoa were not affected by BMI. High or low BMI was associated with reduced semen quality. It remains to be seen whether the increasing occurrence of obesity in the Western world may contribute to an epidemic of poor semen quality registered in some of the same countries. If so, some cases of subfertility may be preventable.

Recent reports have indicated a decrease in semen quality of men in some countries, and suggested regional differences. A study was undertaken of semen samples from 1082 fertile men from four European cities (Copenhagen, Denmark; Paris, France; Edinburgh, Scotland; and Turku, Finland). Semen analysis was standardized, inter-laboratory differences in assessment of sperm concentration were evaluated, and morphology assessment centralized. Lowest sperm concentrations and total counts were detected for Danish men, followed by French and Scottish men. Finnish men had the highest sperm counts. Men from Edinburgh had the highest proportion of motile spermatozoa, followed by men from Turku, Copenhagen and Paris. Only the differences between Paris/Edinburgh and Paris/Turku were statistically significant (P < 0.003 and P < 0.002 respectively). No significant differences in morphology were detected. A general seasonal variation in sperm concentration (summer 70% of winter) and total sperm count (summer 72% of winter) was detected. Semen quality of a 'standardized' man (30 years old, fertile, ejaculation abstinence of 96 h) were estimated. Typically, sperm concentrations (x 10(6)/ml) for winter/summer were: Turku 132/93; Edinburgh 119/84; Paris 103/73; and Copenhagen 98/69. These differences in semen quality may indicate different environmental exposures or lifestyle changes in the four populations. However, it remains to be seen whether such changes can account for these differences. These data may also serve as a reference point for future studies on time trends in semen quality in Europe.

Obesity is a heritable disorder, with children of obese fathers at higher risk of developing obesity. Environmental factors epigenetically influence somatic tissues, but the contribution of these factors to the establishment of epigenetic patterns in human gametes is unknown. Here, we hypothesized that weight loss remodels the epigenetic signature of spermatozoa in human obesity. Comprehensive profiling of the epigenome of sperm from lean and obese men showed similar histone positioning, but small non-coding RNA expression and DNA methylation patterns were markedly different. In a separate cohort of morbidly obese men, surgery-induced weight loss was associated with a dramatic remodeling of sperm DNA methylation, notably at genetic locations implicated in the central control of appetite. Our data provide evidence that the epigenome of human spermatozoa dynamically changes under environmental pressure and offers insight into how obesity may propagate metabolic dysfunction to the next generation.

BackgroundPerfluoroalkyl acids (PFAAs) are found globally in wildlife and humans and are suspected to act as endocrine disruptors. There are no previous reports of PFAA levels in adult men from Denmark or of a possible association between semen quality and PFAA exposure.ObjectivesWe investigated possible associations between PFAAs and testicular function. We hypothesized that higher PFAA levels would be associated with lower semen quality and lower testosterone levels.MethodsWe analyzed serum samples for levels of 10 different PFAAs and reproductive hormones and assessed semen quality in 105 Danish men from the general population (median age, 19 years).ResultsConsiderable levels of perfluorooctane sulfonic acid (PFOS), perfluorooctanoic acid (PFOA), and perfluorohexane sulfonic acid were found in all young men (medians of 24.5, 4.9, and 6.6 ng/mL, respectively). Men with high combined levels of PFOS and PFOA had a median of 6.2 million normal spermatozoa in their ejaculate in contrast to 15.5 million among men with low PFOS–PFOA (p = 0.030). In addition, we found nonsignificant trends with regard to lower sperm concentration, lower total sperm counts, and altered pituitary–gonadal hormones among men with high PFOS–PFOA levels.ConclusionHigh PFAA levels were associated with fewer normal sperm. Thus, high levels of PFAAs may contribute to the otherwise unexplained low semen quality often seen in young men. However, our findings need to be corroborated in larger studies.

The vitamin D receptor (VDR) is expressed in human testis, and vitamin D (VD) has been suggested to affect survival and function of mature spermatozoa. Indeed, VDR knockout mice and VD deficient rats show decreased sperm counts and low fertility. However, the cellular response to VD is complex, since it is not solely dependent on VDR expression, but also on cellular uptake of circulating VD and presence and activity of VD metabolizing enzymes. Expression of VD metabolizing enzymes has not previously been investigated in human testis and male reproductive tract. Therefore, we performed a comprehensive analysis of the expression of VDR, VD activating (CYP2R1, CYP27A1, CYP27B1) and inactivating (CYP24A1) enzymes in the testis, epididymis, seminal vesicle (SV), prostate and spermatozoa. Tissue samples were obtained after orchiectomy (testis n = 13; epididymis n = 7), prostatectomy (prostate n = 5 and SVs n = 3) and semen samples obtained after ejaculation (n = 13). mRNA was detected with RT–PCR and expression of proteins was determined by immunohistochemistry. VDR and VD metabolizing enzymes were concomitantly expressed in round and elongated spermatids, vesicles within the caput epididymis, and glandular epithelium of cauda epididymis, SV and prostate. The expression pattern in ejaculated spermatozoa varied, although, concomitant expression of VDR, CYP2R1, CYP27B1 and CYP24A1 was observed in neck and midpiece in a subpopulation of mature spermatozoa. On the basis of the marked expression of VDR and the VD metabolizing enzymes in human testis, ejaculatory tract and mature spermatozoa, we suggest that VD is important for spermatogenesis and maturation of human spermatozoa.

Considerable interest and controversy over a possible decline in semen quality during the 20th century raised concern that semen quality could have reached a critically low level where it might affect human reproduction. The authors therefore initiated a study to assess reproductive health in men from the general population and to monitor changes in semen quality over time.Cross-sectional study of men from the general Danish population. Inclusion criteria were place of residence in the Copenhagen area, and both the man and his mother being born and raised in Denmark. Men with severe or chronic diseases were not included.Danish one-centre study.4867 men, median age 19 years, included from 1996 to 2010.Semen volume, sperm concentration, total sperm count, sperm motility and sperm morphology.Only 23% of participants had optimal sperm concentration and sperm morphology. Comparing with historic data of men attending a Copenhagen infertility clinic in the 1940s and men who recently became fathers, these two groups had significantly better semen quality than our study group from the general population. Over the 15 years, median sperm concentration increased from 43 to 48 million/ml (p=0.02) and total sperm count from 132 to 151 million (p=0.001). The median percentage of motile spermatozoa and abnormal spermatozoa were 68% and 93%, and did not change during the study period.This large prospective study of semen quality among young men of the general population showed an increasing trend in sperm concentration and total sperm count. However, only one in four men had optimal semen quality. In addition, one in four will most likely face a prolonged waiting time to pregnancy if they in the future want to father a child and another 15% are at risk of the need of fertility treatment. Thus, reduced semen quality seems so frequent that it may impair the fertility rates and further increase the demand for assisted reproduction.

Several non-persistent industrial chemicals have shown endocrine disrupting effects in animal studies and are suspected to be involved in human reproductive disorders. Among the non-persistent chemicals that have been discussed intensively during the past years are phthalates, bisphenol A (BPA), triclosan (TCS), and parabens because of their anti-androgenic and/or estrogenic effects. Phthalates are plasticizers used in numerous industrial products. Bisphenol A is the main component of polycarbonate plastics and epoxy resins. Parabens and TCS are antimicrobial preservatives and other phenols such as benzophenone-3 (BP-3) act as a UV-screener, while chlorophenols and phenyl phenols are used as pesticides and fungicides in agriculture. In spite of the widespread use of industrial chemicals, knowledge of exposure sources and human biomonitoring studies among different segments of the population is very limited. In Denmark, we have no survey programs for non-persistent environmental chemicals, unlike some countries such as the USA (NHANES) and Germany (GerES). However, we have analyzed the excretion of seven parabens, nine phenols, and the metabolites of eight different phthalates in urine samples collected over the past 6 years from four Danish cohorts. Here, we present biomonitoring data on more than 3600 Danish children, adolescents, young men, and pregnant women from the general population. Our study shows that nearly all Danes were exposed to the six most common phthalates, to BPA, TCS, and BP-3, and to at least two of the parabens. The exposure to other non-persistent chemicals was also widespread. Our data indicate decreasing excretion of two common phthalates (di-n-butyl phthalate and di-(2-ethylhexyl) phthalate) over time.

Background: Few human studies have examined bisphenol A (BPA) exposure in relation to semen quality and reproductive hormones in men, and results are divergent.Objectives: We examined associations between urinary BPA concentration and reproductive hormones, as well as semen quality, in young men from the general population.Methods: Our study population consisted of 308 young men from the general population. Urinary BPA concentration was measured by isotope dilution TurboFlow-liquid chromatography–tandem mass spectrometry. We used multiple linear regression analysis to estimate associations between BPA concentration and reproductive hormones and semen quality, adjusting for confounding factors.Results: We found that 98% of the men had detectable urinary levels of BPA. Median (5th–95th percentiles) BPA concentration was 3.25 ng/mL (0.59–14.89 ng/mL). Men with BPA concentrations above the lowest quartile had higher concentrations of serum testosterone, luteinizing hormone (LH), estradiol, and free testosterone compared with the lowest quartile (ptrend ≤ 0.02). Men in the highest quartile of BPA excretion had on average 18% higher total testosterone (95% CI: 8, 28%), 22% higher LH (95% CI: 6, 39%), and 13% higher estradiol (95% CI: 4, 24%) compared with lowest quartile. Men in the highest quartile of BPA also had significantly lower percentage progressive motile spermatozoa compared with men in the lowest quartile (–6.7 percentage points, 95% CI: –11.76, –1.63). BPA was not associated with other semen parameters. Adjusting for dietary patterns did not influence the results.Conclusions: The pattern of associations between BPA and reproductive hormones could indicate an antiandrogenic or antiestrogenic effect, or both, of BPA on the hypothalamic–pituitary–gonadal hormone feedback system, possibly through a competitive inhibition at the receptor level. However, additional research is needed to confirm our findings and to further test the suggested potential mechanisms.Citation: Lassen TH, Frederiksen H, Jensen TK, Petersen JH, Joensen UN, Main KM, Skakkebaek NE, Juul A, Jørgensen N, Andersson AM. 2014. Urinary bisphenol A levels in young men: association with reproductive hormones and semen quality. Environ Health Perspect 122:478–484; http://dx.doi.org/10.1289/ehp.1307309

A total of 1,215 young Danish men aged 18–28 years were recruited between 2008 and 2012 when they attended a compulsory medical examination to determine their fitness for military service. The participants delivered a semen sample, had a blood sample drawn, and underwent a physical examination. They responded to questionnaires including information on marijuana and recreational drug use during the past 3 months (no use, use once per week or less, or use more than once per week). A total of 45% had smoked marijuana within the last 3 months. Regular marijuana smoking more than once per week was associated with a 28% (95% confidence interval (CI): −48, −1) lower sperm concentration and a 29% (95% CI: −46, −1) lower total sperm count after adjustment for confounders. The combined use of marijuana more than once per week and other recreational drugs reduced the sperm concentration by 52% (95% CI: −68, −27) and total sperm count by 55% (95% CI: −71, −31). Marijuana smokers had higher levels of testosterone within the same range as cigarette smokers. Our findings are of public interest as marijuana use is common and may be contributing to recent reports of poor semen quality.