Περίπου 4000 ενώσεις παράγονται από ένα αναμμένο τσιγάρο μέσω ποικίλων διεργασιών, όπως: υδρογόνωση, πυρόλυση, οξείδωση, αποκαρβοξυλίωση και αφυδάτωση. Ο καπνός χωρίζεται σε δύο φάσεις: την αέρια και τη σωματιδιακή φάση. Τα κύρια συστατικά που επηρεάζουν την υγεία είναι: νικοτίνη, πίσσα στη φάση σωματιδίων και μονοξείδιο του άνθρακα στην αέρια φάση. Το κάπνισμα προκαλεί καρδιαγγειακές ασθένειες και κακοήθειες σε αναπνευστικό, ουροποιητικό και άλλα συστήματα του οργανισμού. Ακόμη, το κάπνισμα έχει αρνητικές συνέπειες σε διάφορες παραμέτρους στην ανάλυση σπέρματος.
Σε μια μετα-ανάλυση που περιλάμβανε 57 μελέτες παρατήρησης και πάνω από 29.000 γόνιμους και υπογόνιμους άντρες, το κάπνισμα είχε αρνητικές επιδράσεις σε όλες τις παραμέτρους του σπέρματος, συμπεριλαμβανομένου του όγκου του σπέρματος, της πυκνότητας του σπέρματος και του συνολικού αριθμού σπερματοζωαρίων (Li Y. και άλλοι, 2011). Σε άλλες μελέτες βρέθηκε μείωση της συγκέντρωσης σπέρματος (15,3%), του συνολικού αριθμού σπερματοζωαρίων (17,5%) και του συνολικού κινητικού σπέρματος (16,6%), σε σύγκριση με τους μη καπνιστές. Επιπλέον, η μορφολογία καθώς και ο όγκος εκσπερμάτiσης επηρεάστηκαν ελαφρά από το κάπνισμα αλλά όχι σε σημαντικό βαθμό. (Kunzle R. και άλλοι, 2003,, Saaranen M. και άλλοι, 1987).
Φαίνεται ότι η σχέση μεταξύ του καπνίσματος και της συγκέντρωσης του σπέρματος είναι δοσοεξαρτώμενη. Άνδρες που καπνίζουν πάνω από 20 τσιγάρα την ημέρα, παρουσιάζουν μείωση κατά 19% στη συγκέντρωση σπέρματος σε σύγκριση με τους μη καπνιστές, ακόμη και συμψηφίζοντας την ηλικία, τους πρόσφατους πυρετούς και τη διάρκεια της αποχής, καθώς και τις ασθένειες στα αναπαραγωγικά όργανα (Kovac JR και άλλοι, 2015,, Ramlau-Hansen και άλλοι, 2007) . Διαπιστώθηκε λοιπόν ότι το κάπνισμα των ενηλίκων ανδρών είχε ως αποτέλεσμα μέτρια εξασθένηση της ποιότητας του σπέρματος. Ελέγχθηκαν επίσης τα επίπεδα υπεροξειδίου της δισμουτάσης στο σπερματικό πλάσμα, το οποίο είναι ένα ένζυμο που συμμετέχει στην οδό οξειδωτικού στρες και έχει αποδειχθεί ότι είναι χαμηλότερο στο σπερματικό πλάσμα των στείρων ανδρών (Murawski M. και άλλοι, 2007, Sanocka D. και άλλοι, 1996). Διαπιστώθηκε ότι τα επίπεδα υπεροξειδίου δισμουτάσης ήταν αντιστρόφως ανάλογα με την ποσότητα και τη διάρκεια του καπνίσματος τσιγάρων, υποδηλώνοντας έτσι μια σχέση μεταξύ του καπνίσματος, του οξειδωτικού στρες και της στειρότητας, εξαρτώμενη από τη δόση (Zhang JP και άλλοι, 2000). Ακόμα και άνδρες που καπνίζουν κάτω από 10 τσιγάρα την ημέρα είναι δυνατόν να παρουσιάζουν σημαντικές αλλαγές στις παραμέτρους κατά την ανάλυση σπέρματος (Merino G. και άλλοι, 1998). δηλαδή, ακόμη και οι «ελαφροί» καπνιστές φαίνεται να κινδυνεύουν από δυσμενείς επιπτώσεις στη γονιμότητα.
Από την άλλη, υπάρχουν μελέτες (Dickshit RK και άλλοι, 1987,, Hassa H. και άλλοι, 2006) που δεν αποδεικνύουν συσχέτιση μεταξύ του καπνίσματος και των δυσμενών επιδράσεων στις παραμέτρους του σπέρματος. Η μεγαλύτερη από αυτές ήταν μια μελέτη ελέγχου περίπτωσης (Povey AC. και άλλοι, 2012) σε πάνω από 2000 Βρετανούς άνδρες που υποβλήθηκαν σε θεραπεία για στειρότητα. Τα αποτελέσματα από τη μελέτη αυτή έδειξαν ότι το κάπνισμα δεν ήταν ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου για μειωμένες συγκεντρώσεις κινητικού σπέρματος. Ωστόσο, οι επιπλέον παράμετροι του σπέρματος, συμπεριλαμβανομένης της μορφολογίας του σπέρματος, δεν αξιολογήθηκαν (Pascualotto FF και άλλοι, 2006).
Στην προσπάθεια εξακρίβωσης των μηχανισμών για τη παρατηρούμενη συσχέτιση έκθεσης στον καπνό- επηρεασμένων παραμέτρων του σπέρματος, εξετάστηκε η επίδραση των επιπέδων ψευδαργύρου στο σπέρμα. Διαπιστώθηκε λοιπόν ότι οι καπνιστές είχαν χαμηλότερα επίπεδα ψευδαργύρου σπέρματος από τους μη καπνιστές, με συνακόλουθη μείωση της συγκέντρωσης του σπέρματος, της κινητικότητας και της μορφολογίας (Liu RZ. και άλλοι, 2010). Είναι ενδιαφέρον ότι οι καπνιστές με κανονικές συγκεντρώσεις σπερματικού ψευδαργύρου δεν εμφάνισαν τον ίδιο βαθμό ανώμαλων παραμέτρων σπέρματος με εκείνους τους καπνιστές με μειωμένο σπερματικό ψευδάργυρο, υποδηλώνοντας έτσι ότι οι συγκεντρώσεις ψευδαργύρου στο σπέρμα θα μπορούσαν να διαδραματίζουν κάποιο ρόλο. Υπάρχουν επίσης στοιχεία που υποδηλώνουν ότι οι ανεπιθύμητες ενέργειες του καπνίσματος μπορεί να μην οφείλονται αποκλειστικά στις τοξίνες που απαντώνται στον καπνό των τσιγάρων. Πράγματι, μια μελέτη που εξετάζει τις επιδράσεις της στοματικής νικοτίνης σε αρσενικούς αρουραίους, διαπίστωσε ότι οι αρουραίοι που εκτέθηκαν σε νικοτίνη από το στόμα παρουσίασαν σημαντική μείωση στην κινητικότητα του σπέρματος και στον αριθμό των σπερματοζωαρίων (Oyeyipo IP. και άλλοι, 2011). Έτσι, η νικοτίνη μπορεί επίσης να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις αρνητικές επιπτώσεις του καπνίσματος στη γονιμότητα, άσχετα από τις τοξίνες που βρίσκονται στον καπνό. Φαίνεται ,επιπλέον, πως οι άνδρες με υψηλότερες συγκεντρώσεις κοτινίνης στο σπερματικό πλάσμα έχουν επίσης μεγαλύτερο ποσοστό ανώμαλης μορφολογίας σπερματοζωαρίων (Wong YW και άλλοι, 2000). Επειδή η κοτινίνη είναι ένας μεταβολίτης της νικοτίνης, τα ευρήματα αυτά ενισχύουν περαιτέρω τη θεωρία ότι η ίδια η νικοτίνη μπορεί να είναι το έναυσμα των δυσμενών επιδράσεων του καπνίσματος στη γονιμότητα. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για τον προσδιορισμό του ακριβούς ρόλου της νικοτίνης στις παθογένειες που προκύπτουν και εξετάζονται κατά την ανάλυση σπέρματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι ορισμένοι ερευνητές έχουν προσδιορίσει στατιστικά σημαντική τάση σε δημοσιευμένες μελέτες (p<0.001) για ανευπλοιδισμό σπερματοζωαρίων που σχετίζεται με το κάπνισμα (Robbins και συν 2005). Τα σπερματοζωάρια που φέρουν ανώμαλα χρωμοσώματα είναι ικανά να γονιμοποιήσουν ωάρια που οδηγούν σε ανευπλοειδείς απογόνους. Εκτός από τις συγγενείς ανωμαλίες, η βλάβη στο γεννητικό υλικό θα μπορούσε να επηρεάσει τη ποιότητα του σπέρματος και θα μπορούσε να εκδηλωθεί ως στειρότητα ή πρώιμη διακοπή της εγκυμοσύνης εάν η βλάβη είναι ασυμβίβαστη με την επιβίωση.
Μελέτες σε αρουραίους κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο καπνός του τσιγάρου προκαλεί αλλοίωση στη έκφραση των γονιδίων των κυττάρων τους (συγκεκριμένα του CDK14) τόσο in vivo όσο και in vitro, χωρίς να είναι ξεκάθαρο αν το τοξικό αυτό αποτέλεσμα οφείλεται σε άμεση βλάβη στα σπερματογόνια ή στα κύτταρα Sertoli.
