Sperm DNA hasarının temelinde, spermatogenezin (sperm oluşumu) geç döneminde DNA tamir mekanizmalarının azalması yatmaktadır. Ayrıca spermatogenez sırasında hücrelerin apoptozis (yıkım) yeteneklerini kaybetmeleride genetik hasara yol açmaktadır. Spermatozoadaki (sperm hücresinin son hali) DNA hasarı nedenleri ve mekanizması hakkında günümüzde yeterli bilgi birikimi bulunmasa da üzerinde durulan üç temel mekanizma; sperm kromatin paketlenmesinde meydana gelen hasar, başarısız apoptozis ve oksidatif strestir.
Sperm kromatin yapısı DNA ve sperm nükleer proteinleri arasındaki ilişkiyi sağlamak amacıyla sıkı bir biçimde paketlenmiştir. Bu proteinler ağırlıklı olarak bazik özellik gösteren protaminlerden oluşur. Sperm DNA’ları sıkı ve düzenli şekilde protaminler etrafında sarmalanmıştır. Ayrıca infertil erkeklerde %5-%15 oranında protamin eksikliği olduğu gösterilmiştir.
Spermatogenez sürecinde germ hücre (kök hücre) popülasyonunu, sertoli hücreleri (destek hücreleri) tarafından destekleyebilecek sayıya indirmek ve anormal spermatozoaları seçerek yok etmekle görevlidir. Yaşam boyunca hasarlı ya da mutasyona uğramış hücreler apoptozisle seçilerek yok edilirler. Apoptozis normal kabul edilen fizyolojik bir süreç olup aşırıya kaçması sperm sayısında azalma ve dolayısıyla infertiliteye neden olabileceği düşünülmektedir
Bir ya da birden fazla eşleşmemiş elektronu bulunan atom veya moleküller, serbest radikaller olarak tanımlanmaktadır. Reaktif oksijen radikalleri (ROS) ileri derecede reaktif oksijenlenmiş ajanlara sahip serbest radikaller sınıfıdır. ROS, sperm plasma membranında lipid peroksidasyonuna neden olarak sperm fonksiyonu ve fertilizasyonda görevli bazı protein aktivitelerinin değişmesine, tek iplik ve çift iplik DNA hasarına neden olurlar. Anormal semen parametrelerine sahip erkeklerde sperm DNA’sı lökosite (akyuvar) bağlı ROS hasarına karşı daha duyarlıdır. Semendeki lökosit konsantrasyonunun 3 milyon/ml’yi geçmesi durumunda fertilizasyonda anlamlı derecede bozulmaların meydana geldiği gözlenmiştir. Sigarada ayrıca önemli bir ROS kaynağıdır.
