Studienlage: Metaanalysen und Übersichten

Überblick: Was an gepoolter Evidenz überhaupt vorliegt

Auf der Ebene gepoolter Humandaten gibt es in den ausgewerteten Quellen nur drei Metaanalysen, die für die Fragestellung unmittelbar von Belang sind: zwei zu Elementen im Samen von Männern mit unterschiedlicher Fertilität [s20, s182] und eine zu Schwermetallen in Blut, Urin und Seminalplasma und der Samenqualität [s07]. Hinzu kommt ein Umbrella-Review über Risikofaktoren männlicher Infertilität insgesamt [s13]. Für Fluorid, Aluminium und Mangan als Einzelstoffe fehlt eine Metaanalyse mit Humandaten vollständig; für Kupfer liegen zwei Metaanalysen vor, die zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen [s20, s182]. Für Nanopartikel und Nanoplastik gibt es Metaanalysen und systematische Übersichten, die sich aber auf Tierversuche stützen [s54, s94, s104, s116]. Daneben existiert eine größere Zahl erzählender Übersichten, die überwiegend Tier- und Zellversuche zusammenfassen und deshalb als Hinweisgeber für Mechanismen, nicht als Beleg für Wirkungen beim Menschen zu lesen sind.

Metaanalysen mit Humandaten

Chen et al. 2025 [s20]: „Associations of semen essential/non-essential elements with the risk of male infertility: A systematic review and meta-analysis" (Zusammenhänge essenzieller und nicht essenzieller Elemente im Samen mit dem Risiko männlicher Infertilität: systematische Übersicht und Metaanalyse), Toxicology Letters. Die Arbeit aus China ist die bislang größte Metaanalyse zu Elementen im Samen in den ausgewerteten Quellen. Es wurden acht Datenbanken durchsucht (Embase, Cochrane, PubMed, MedLine, Web of Science, die chinesische Wissensinfrastruktur CNKI, die China Science and Technology Journal Database und Wanfang), Suchstand November 2024. Eingeschlossen wurden 38 Studien mit insgesamt 5.070 Männern, davon 3.061 mit Infertilität und 2.009 gesunde Kontrollen. Untersucht wurden fünf essenzielle Elemente (Zink, Eisen, Mangan, Selen, Kupfer) und vier weitere Elemente (Calcium, Magnesium, Blei, Cadmium) im Samen. Das gepoolte Random-Effects-Ergebnis: Kupfer lag bei Männern mit Infertilität höher als bei Kontrollen (standardisierte Mittelwertdifferenz, SMD, 0,505; 95-%-Konfidenzintervall 0,246 bis 0,764; P < 0,001), ebenso Cadmium (SMD 0,725; 95-%-KI 0,534 bis 0,916; P < 0,001). Für Zink, Eisen, Mangan, Selen, Calcium, Magnesium und Blei fanden sich keine signifikanten Unterschiede. Die Autoren folgern, erhöhte Kupfer- und Cadmiumwerte im Samen seien mit dem Infertilitätsrisiko assoziiert.

Stärken: breite Datenbankrecherche einschließlich chinesischer Datenbanken (CNKI, Wanfang); Random-Effects-Modell, das Unterschiede zwischen den Studien berücksichtigt; große Gesamtstichprobe. Schwächen und Einordnung: Der Abstract beschreibt Unterschiede in der Studienqualität und Heterogenität der Befunde als Problem, nennt aber weder ein Heterogenitätsmaß (I²) noch eine Prüfung auf Publikationsverzerrung. Die Grundlage sind Querschnitts- und Fall-Kontroll-Vergleiche; ob der höhere Kupfergehalt eine Ursache, eine Begleiterscheinung oder eine Folge veränderter Sekretzusammensetzung ist, lässt sich daraus nicht ablesen. Zudem ist nur der Mittelwertvergleich zwischen Gruppen gepoolt, keine Dosis-Wirkungs-Beziehung. Aluminium und Fluorid waren nicht Gegenstand dieser Metaanalyse.

Sun et al. 2017 [s182]: „Heavy Metal Level in Human Semen with Different Fertility: a Meta-Analysis" (Schwermetallgehalte im menschlichen Samen bei unterschiedlicher Fertilität: eine Metaanalyse), Biological Trace Element Research. Ausgewertet wurden chinesische und englische Dokumente aus PubMed, Web of Science und CNKI von den Anfängen der Datenbanken bis zum 19. Februar 2016; 20 Arbeiten gingen ein. Die Auswertung erfolgte mit RevMan (Version 5.2), Metaregression und Sensitivitätsanalysen mit Stata (Version 12). Ergebnisse (Männer mit geringer Fertilität gegenüber Männern mit normaler Fertilität): Blei SMD 2,07 (95-%-KI 0,97 bis 3,17; P < 0,01; 10 Studien), Cadmium SMD 0,75 (0,44 bis 1,07; P < 0,01; 13 Studien), Zink SMD −0,61 (−1,08 bis −0,14; P < 0,01; 8 Studien) und Kupfer SMD 0,42 (−0,29 bis 1,13; P = 0,247; 9 Studien), also kein signifikanter Unterschied. Die Autoren schließen, Männer mit geringer Fertilität hätten höhere Blei- und Cadmium- und niedrigere Zinkwerte im Samen, und es brauche mehr Studien zur Frage des Kupfers.

Stärken: Sensitivitäts- und Metaregressionsanalysen wurden durchgeführt; zweisprachige Recherche. Schwächen: Das Konfidenzintervall für Blei (0,97 bis 3,17) ist sehr breit, was auf erhebliche Streuung zwischen den Studien hindeuten kann; ein I²-Wert steht im Abstract nicht. Die Recherche endete 2016, spätere Studien fehlen. Kupfer wurde nur in neun Studien betrachtet.

Zusammenschau von [s20] und [s182] für Kupfer. Beide Metaanalysen fragen, ob Männer mit eingeschränkter Fertilität andere Kupfergehalte im Samen haben als fertile Männer. Die ältere und kleinere ([s182], neun Kupferstudien) findet keinen signifikanten Unterschied, wobei das Intervall (−0,29 bis 1,13) eine Erhöhung in der Größenordnung von [s20] nicht ausschließt. Die jüngere und größere ([s20], 38 Studien insgesamt) findet eine mäßige, signifikante Erhöhung (SMD 0,505). Die Intervalle überlappen; die beiden Punktschätzer (0,42 und 0,505) liegen nahe beieinander. Der Unterschied liegt daher vor allem in der statistischen Präzision, nicht in der Richtung. Bei anderen Elementen widersprechen sich die Metaanalysen: Blei war in [s182] erhöht (SMD 2,07), in [s20] nicht; Zink war in [s182] erniedrigt (SMD −0,61), in [s20] nicht. Ob dies an unterschiedlichen Studienpools, Einschlusskriterien oder der Wahl der Kontrollgruppen liegt, lässt sich aus den Abstracts nicht klären.

Li et al. 2026 [s07]: „Impact of common heavy metals and trace elements on semen quality: a meta-analysis and bibliometrics" (Wirkung häufiger Schwermetalle und Spurenelemente auf die Samenqualität: eine Metaanalyse und Bibliometrie), Asian Journal of Andrology. Systematische Übersicht mit Metaanalyse zu Schwermetallen in Blut, Urin und Seminalplasma, ergänzt durch eine bibliometrische Analyse der Web-of-Science-Kerndatenbank. Durchsucht wurden PubMed, Embase, Scopus und die Cochrane Library bis November 2024; eingeschlossen wurden 10 qualitative und 14 quantitative Studien. Ergebnisse für das Seminalplasma: Blei und progressive Motilität OR 2,27 (95-%-KI 1,18 bis 4,34), Cadmium und progressive Motilität OR 2,55 (1,29 bis 5,03), Arsen und Gesamtmotilität OR 2,88 (1,35 bis 6,17), Zinkmangel und verminderte Gesamtmotilität OR 1,77 (1,17 bis 2,66). Das Seminalplasma erscheine als empfindlichster Biomarker. Aluminium, Mangan und Kupfer werden im Abstract nicht genannt; Fluorid war nicht Gegenstand.

Stärken: aktuelle Recherche in vier Datenbanken; Bezug auf drei Probenmatrices; Effektmaße mit Konfidenzintervallen. Schwächen: Die Zahl der quantitativ gepoolten Studien ist mit 14 gering und verteilt sich auf mehrere Metalle und Matrices, sodass einzelne Schätzer vermutlich auf wenigen Studien beruhen; Heterogenität, Studienqualität und Publikationsverzerrung werden im Abstract nicht beziffert. Für die hier untersuchten Stoffe (Fluorid, Aluminium, Mangan, Kupfer) liefert die Arbeit keinen Befund. Die Metaanalyse stützt vor allem die Rolle von Blei, Cadmium und Arsen und damit die Einschätzung anderer Übersichten, wonach die Evidenz für diese Metalle am dichtesten ist [s225, s236].

Wang et al. 2026 [s13]: „Current risk factors for male infertility and semen parameters: an umbrella review of systematic reviews and meta-analyses" (Aktuelle Risikofaktoren für männliche Infertilität und Samenparameter: ein Umbrella-Review systematischer Übersichten und Metaanalysen), Asian Journal of Andrology. Der Umbrella-Review durchsuchte Web of Science, MEDLINE und Embase für die Jahre 2000 bis Februar 2025. Endpunkte waren Infertilität, Samenvolumen, Spermienkonzentration, Spermienzahl, Morphologie, Motilität und progressive Motilität. Eingeschlossen wurden 43 Studien mit 67 Risikofaktoren; 249 Effektgrößen wurden einzeln nach GRADE bewertet: 136 (54,6 %) als „sehr niedrig“, 59 (23,7 %) als „niedrig“ und 54 (21,7 %) als „moderat“; keine wird im Abstract als „hoch“ genannt. Als mit verminderter Samenqualität verbunden werden unter den Schadstoffen Schwefelkohlenstoff, Organophosphate und Blei genannt, daneben Rauchen, Adipositas, Schlafstörungen, bestimmte Medikamente und Infektionen. Die Autoren betonen, dass bei einigen der zugrunde liegenden Studien die Kausalität nicht überprüft sei.

Einordnung: Fluorid, Aluminium, Mangan, Kupfer, Trinkwasser und Nanopartikel werden im Abstract nicht genannt. Das ist für die vorliegende Frage selbst ein Befund: Auf der Ebene der publizierten Metaanalysen ist keiner dieser Stoffe als Risikofaktor mit moderater oder besserer Evidenz hervorgetreten. Daraus folgt nicht, dass es keinen Zusammenhang gibt, sondern dass die Datenlage für eine gepoolte Bewertung nicht ausreicht. Stärken: Methodik mit GRADE-Bewertung jeder Effektgröße. Schwäche: Als Übersicht über Übersichten erbt der Review deren Verzerrungen und deren Überschneidungen; Details zu einzelnen Stoffen sind aus dem Abstract nicht zu entnehmen.

Metaanalysen und systematische Übersichten mit Tierdaten

Hu et al. 2024 [s54]: „A meta-analysis-based adverse outcome pathway for the male reproductive toxicity induced by microplastics and nanoplastics in mammals" (Ein auf Metaanalyse gestützter Adverse-Outcome-Pathway für die männliche Reproduktionstoxizität von Mikro- und Nanoplastik bei Säugetieren), Journal of Hazardous Materials. Ausgewertet wurden 39 Studien an Säugetieren. Die Metaanalyse quantifizierte für Mikro- und Nanoplastik eine Abnahme der Spermienkonzentration um 5,99 Mio./mL, der Motilität um 14,62 % und der Viabilität um 23,56 % sowie eine Zunahme der Abnormitätsrate um 10,65 %. Als molekulares Initialereignis wird ein Anstieg reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) angesehen, der über oxidativen Stress, mitochondriale Dysfunktion, DNA-Schäden der Spermien, Apoptose und eine verminderte Expression steroidogener Enzyme zu verminderter Testosteronbildung und Beeinträchtigung der Spermatogenese führe. Einordnung: Der Abstract nennt keine Konfidenzintervalle und keine Heterogenitätsmaße. Es handelt sich um Tierdaten und um Kunststoffpartikel, nicht um die im Thema genannten Metalle; die Arbeit ist hier aufgeführt, weil sie die bislang einzige quantitative Zusammenfassung zu Nanopartikeln dieser Art ist, die in den Quellen auftaucht.

Ribeiro et al. 2022 [s116]: „Could metal exposure affect sperm parameters of domestic ruminants? A meta-analysis" (Könnte Metallexposition die Spermienparameter von Hauswiederkäuern beeinflussen? Eine Metaanalyse), Animal Reproduction Science. Metaanalyse mit 217 unabhängigen Vergleichen aus 39 Artikeln (PubMed, Web of Science, Scopus) zu Aluminium, Arsen, Cadmium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Magnesium, Mangan, Quecksilber, Nickel und Blei. Metallexposition verminderte die Spermienviabilität (d++ = −1,04; 95-%-KI −1,47 bis −0,61; 51 Freiheitsgrade) und die Motilität (d++ = −0,83; KI −1,19 bis −0,51; 104 Freiheitsgrade); dies ging mit einer erhöhten Bildung oxidativer Metabolite einher (d++ = 2,98; 20 Freiheitsgrade; die im Abstract genannte Intervallangabe „1,95–0,11“ ist in sich nicht schlüssig und wird deshalb nicht übernommen). Die Wirkung betraf vor allem Cadmium, Arsen, Quecksilber und Eisen; für Aluminium, Kobalt, Chrom, Magnesium und Nickel fehlten Studien. Schädliche Wirkungen wurden überwiegend nach In-vitro-Inkubation mit Metallen beobachtet. Einordnung: Die Autoren nennen die Heterogenität der Methoden als Einschränkung. Es ist eine Arbeit an Rind, Schaf und Ziege und kein Humanbefund; für Aluminium, Mangan und Kupfer erlaubt sie keine Aussage, weil sie zu diesen Metallen entweder keine Studien oder keine gesonderten Ergebnisse berichtet.

Dantas et al. 2022 [s94]: „Male reproductive toxicity of inorganic nanoparticles in rodent models: A systematic review" (Männliche Reproduktionstoxizität anorganischer Nanopartikel in Nagermodellen: eine systematische Übersicht), Chemico-Biological Interactions. Die Übersicht wertete Arbeiten der zurückliegenden zwölf Jahre zur Reproduktionstoxizität bei männlichen Nagern in vitro und in vivo aus (Silber, Gold, Eisenoxid, Zinkoxid, Titandioxid, Nickel). Strukturelle und funktionelle Veränderungen an Sertoli-, Leydig-, Keim- und Spermienzellen wurden häufig beobachtet; oxidativer Stress, Apoptose und/oder Nekrose waren die häufigsten Befunde. Die Toxizität hänge stark von den physikochemischen Eigenschaften ab; die Ergebnisse seien wegen fehlender Standardisierung von Partikelgröße, Konzentration oder Dosis und Applikationsweg hochgradig variabel, und die Mechanismen seien kaum diskutiert. Einordnung: Zahlen und Studienzahl fehlen im Abstract. Die Arbeit bewertet nicht, ob die Dosen für Menschen realistisch sind.

Klein et al. 2022 [s104]: „Impact of Nanoparticles on Male Fertility: What Do We Really Know? A Systematic Review" (Wirkung von Nanopartikeln auf die männliche Fertilität: Was wissen wir wirklich? Eine systematische Übersicht), International Journal of Molecular Sciences. Die Arbeit aus Frankreich gehört nicht zu den zehn Hauptsprachen der Recherche, wird aber als Gegenposition geführt. Teil eins wertet Tiermodelle zur Verteilung (Biodistribution) und Verweildauer (Biopersistenz) von Nanopartikeln im Hoden aus, Teil zwei die In-vitro- und In-vivo-Toxizität. Hauptbefunde: Nanopartikel erreichen den Hoden im Allgemeinen in kleinen Mengen und bleiben dort über Monate, unabhängig vom Expositionsweg; es gebe jedoch nicht genügend Belege, dass sie die Blut-Hoden-Schranke überwinden. Die Mehrzahl habe eine geringe direkte Toxizität für den Hoden, einige könnten als endokrine Disruptoren wirken. Die Wirkung auf die Spermatogenese bei Erwachsenen sei „generell schwach und reversibel“, mit Ausnahmen. Methodische und analytische Verzerrungen hätten in einigen Studien zu einer Überschätzung der Reproduktionstoxizität geführt. Die Autoren fordern strenge klinische Studien in Kombination mit Mechanismusstudien. Einordnung: Zahlen fehlen im Abstract. Die Arbeit steht im Spannungsfeld zu den Einzelstudien und den übrigen Übersichten, die überwiegend nachteilige Effekte betonen [s94, s105, s127, s222]; sie mahnt zur Vorsicht bei der Bewertung hochdosierter Tierbefunde. Die Doktorarbeit derselben Arbeitsgruppe [s200] kommt zu einem ähnlichen Fazit (siehe unten).

Han et al. 2026 [s05]: „Advances in Male Reproductive Toxicology of Nanoplastics: Potential Risks to Human Reproduction-A Systematic Review" (Fortschritte in der männlichen Reproduktionstoxikologie von Nanoplastik: mögliche Risiken für die menschliche Fortpflanzung, eine systematische Übersicht), International Journal of Molecular Sciences. Systematische Literatursuche zu Aufnahmewegen (Verschlucken, Einatmen, Hautkontakt) und Verteilung in Fortpflanzungsgewebe sowie zu Mechanismen. Nach den Autoren zeigten In-vitro-, Tier- und erste Humanstudien, dass Mikro- und Nanoplastik zu verminderter Spermienqualität und -motilität, histologischen Veränderungen am Hoden und Hormonstörungen führen kann. Probleme seien die Quantifizierung der tatsächlichen Exposition des Menschen, die Wirkung chronischer niedriger Dosen und die Kombinationswirkung mit anderen Schadstoffen. Einordnung: Keine Zahlen im Abstract; Kunststoffe, nicht Metalle.

Erzählende Übersichten zu Nanopartikeln

Die folgenden Arbeiten sind erzählende Übersichten ohne gepoolte Effektmaße; ihre Aussagen sind jeweils nur so belastbar wie die zitierten Einzelstudien.

Maciejewski et al. 2022 [s108]: „An Overview of Essential Microelements and Common Metallic Nanoparticles and Their Effects on Male Fertility" (Ein Überblick über essenzielle Mikroelemente und gebräuchliche metallische Nanopartikel und ihre Wirkung auf die männliche Fertilität), International Journal of Environmental Research and Public Health. Ausgewertet wurden 298 Artikel der letzten 30 Jahre (PubMed, Web of Science, Scopus) zu In-vivo- und In-vitro-Studien über die Wirkung essenzieller Elemente (Eisen, Selen, Mangan, Kobalt, Zink, Kupfer, Molybdän) und weit verbreiteter metallischer Nanopartikel auf das männliche Fortpflanzungspotenzial. Nach dem Wortlaut des Abstracts sei die Hypothese, dass Störungen im Spurenelementstoffwechsel zur Infertilität beitragen, „unzweifelhaft bestätigt“; Effektgrößen werden nicht angegeben, und die Aussage ist ohne die zugrunde liegenden Zahlen nicht prüfbar. Einordnung: Der Anspruch ist stärker als die Datenlage der Primärstudien, die für Kupfer und Mangan beim Menschen uneinheitlich ist (siehe den Abschnitt zu den Beobachtungsstudien).

Vassal et al. 2021 [s134]: „Metal Oxide Nanoparticles: Evidence of Adverse Effects on the Male Reproductive System" (Metalloxid-Nanopartikel: Belege für nachteilige Wirkungen auf das männliche Fortpflanzungssystem), International Journal of Molecular Sciences. In-vitro- und In-vivo-Studien deuteten auf oxidativen Stress als Hauptmechanismus der Keimzelltoxizität hin, mit nachfolgenden Schäden an Proteinen, Zellmembranen und DNA; einige Metalloxid-Nanopartikel hätten aber schützende Wirkungen auf Keimzellen, und die Berichte seien widersprüchlich. Einordnung: keine Zahlen, kein systematisches Vorgehen im Abstract.

Zhu et al. 2025 [s39]: „The dual effects of nanomaterials on sperm and seminal fluid oxidative stress" (Die dualen Wirkungen von Nanomaterialien auf den oxidativen Stress von Spermien und Samenflüssigkeit), Materials Today Bio. Nanomaterialien zeigten duale Effekte: Selen- und Ceroxid-Nanopartikel ahmten die Aktivität von Superoxiddismutase und Katalase nach und verbesserten Motilität, Membranintegrität und DNA-Stabilität; Silber- und Silica-Nanopartikel setzten Metallionen frei, lösten Fenton-Reaktionen und Lipidperoxidation aus und führten zu DNA-Fragmentation und Apoptose. Größe, Oberflächenmodifikation, Dosis, Applikationsweg und Modell bestimmten das Ergebnis. Einordnung: Die Arbeit betont die Notwendigkeit, antioxidatives Potenzial und pro-oxidative Risiken abzuwägen; sie hat ihren Schwerpunkt auf biomedizinischen Anwendungen.

Li et al. 2022 [s105]: „The potential for nanomaterial toxicity affecting the male reproductive system" (Das Potenzial der Nanomaterial-Toxizität für das männliche Fortpflanzungssystem), WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology. Nanomaterialien könnten über Einatmen, orale Aufnahme oder Injektion über das Blut zum Hoden gelangen, die Sertoli-Zell-Barriere durchdringen und Entzündung, Störungen der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse, Lipidperoxidation und Hormonstörungen auslösen, mit verminderter Spermienbeweglichkeit und -zahl als Endpunkt. Einordnung: Das Barrieredurchtritt-Argument wird in [s104] kritisch gesehen („nicht genug Belege“).

Habas et al. 2021 [s127]: „Toxicity mechanisms of nanoparticles in the male reproductive system" (Toxizitätsmechanismen von Nanopartikeln im männlichen Fortpflanzungssystem), Drug Metabolism Reviews. Bestimmte Nanopartikel hätten nachteilige Folgen für männliche Keim- und Somazellen; die Wirkungen hingen von Zusammensetzung, Modifikation, Konzentration, Agglomeration und Applikationsweg ab. Keine Zahlen.

Minghui et al. 2023 [s81]: „Toxic effects of titanium dioxide nanoparticles on reproduction in mammals" (Toxische Wirkungen von Titandioxid-Nanopartikeln auf die Fortpflanzung bei Säugetieren), Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Nano-TiO₂ könne sich in Fortpflanzungsorganen anreichern, Eizellen und Spermien beeinträchtigen und Wachstum und Entwicklung der Nachkommen schädigen; oxidativer Stress, Apoptose, Entzündung, Genotoxizität und Hormonsynthesestörung seien die Hauptmechanismen. Keine Zahlen; Titandioxid gehört nicht zu den im Thema genannten Metallen, steht aber exemplarisch für die Nanopartikelliteratur.

Lan et al. 2012 [s222]: „Nanoparticles and spermatogenesis: how do nanoparticles affect spermatogenesis and penetrate the blood-testis barrier" (Nanopartikel und Spermatogenese: Wie beeinflussen Nanopartikel die Spermatogenese und durchdringen die Blut-Hoden-Schranke), Nanomedicine. Die meisten Nanopartikel zeigten nachteilige Effekte auf die Spermatogenese, einige keine; der Mechanismus der Barrierepassage sei ungeklärt, die Autoren formulieren Hypothesen zur experimentellen Prüfung.

Greco et al. 2015 [s196]: „[Toxicity of nanoparticles on reproduction]" (Toxizität von Nanopartikeln für die Fortpflanzung), Gynécologie Obstétrique & Fertilité (französisch). Übersicht zu Nanopartikeln von 1 bis 100 nm und ihren Gesundheits- und Fertilitätswirkungen; betont werden fehlende Rückverfolgbarkeit der Nanopartikel-Verwendung und abweichende Regeln der Nanotoxikologie. Keine Zahlen im Abstract.

Klein 2015 [s200]: „Évaluation de l'impact des nanoparticules et de l'aluminium sur la fonction de reproduction masculine" (Bewertung der Auswirkung von Nanopartikeln und Aluminium auf die männliche Fortpflanzungsfunktion), Dissertation (HAL, französisch). Die Arbeit umfasst zwei Studien zur Hodenverteilung nach intramuskulärer Injektion bei der Maus, eine klinische Studie zur Nanopartikelbelastung des Seminalplasmas und deren Korrelation mit der Spermienzahl sowie eine klinische Studie zum Aluminiumgehalt der Spermien (siehe [s206] im Abschnitt Beobachtungsstudien). Fazit des Verfassers: Die Ergebnisse, gekoppelt mit der Literaturanalyse, „beruhigten“ hinsichtlich der männlichen Reproduktionstoxizität der Nanopartikel, zeigten aber einen potenziell negativen Einfluss von Aluminium. Einordnung: nicht begutachtete Hochschulschrift; Zahlen nennt der Abstract nicht.

Übersichten zu Metallen und Spurenelementen beim Menschen

Pizent et al. 2012 [s225]: „Reproductive toxicity of metals in men" (Reproduktionstoxizität von Metallen beim Mann), Arhiv za higijenu rada i toksikologiju. Die Übersicht fasst epidemiologische Studien zu Metallexposition und männlicher Reproduktionsfunktion zusammen und diskutiert Faktoren, die diese Zusammenhänge beeinflussen. Auch moderate bis niedrige Bleiexposition beeinflusse bestimmte Reproduktionsparameter, Cadmiumexposition die Prostatafunktion und das Serumtestosteron; die Wirkungen von Quecksilber, Mangan, Chrom und Arsen auf Samenqualität und Hormone seien weniger gut belegt. Für Bor gebe es keinen klaren Beleg. Nur wenige Studien hätten die gleichzeitige Exposition gegenüber mehreren Metallen untersucht und Störgrößen kontrolliert. Einordnung: Für Mangan bestätigt dies die Schwäche der Evidenz zum Zeitpunkt 2012; Aluminium und Kupfer werden im Abstract nicht genannt.

Wirth und Mijal 2010 [s236]: „Adverse effects of low level heavy metal exposure on male reproductive function" (Nachteilige Wirkungen niedriger Schwermetallexposition auf die männliche Fortpflanzungsfunktion), Systems Biology in Reproductive Medicine. Die Übersicht betrachtet Blei, Cadmium, Quecksilber und Arsen bei niedriger, umweltrelevanter Exposition und schließt einen kurzen Abschnitt zu den drei essenziellen Spurenmetallen Kupfer, Mangan und Molybdän an, die auch Reproduktionstoxizität haben können. Insgesamt gebe es wenige Studien zu niedrigen Dosen; viele Studien hätten zu wenige Teilnehmer, unklare Rekrutierung und fehlende Kontrolle anderer Expositionen. Die Evidenz sei am stärksten für Cadmium, Blei und Quecksilber und weniger sicher für Arsen. Einordnung: Die Übersicht liefert für Kupfer und Mangan keinen Abstract-Befund mit Zahlen.

Ould Hamouda et al. 2016 [s190]: „Association between sperm abnormalities and occupational environment among male consulting for couple infertility" (Zusammenhang zwischen Spermienanomalien und beruflicher Umgebung bei Männern in der Kinderwunschsprechstunde), Journal de Gynécologie Obstétrique et Biologie de la Reproduction (französisch). Übersicht über 13 Fall-Kontroll-Studien (61 bis 2.619 Probanden) zu beruflichen Expositionen. Schwermetalle, Lösungsmittel, Hitze, Vibrationen und nicht ionisierende Strahlung wurden als signifikante Faktoren beschrieben; kein Zusammenhang bestehe mit Pestiziden. Einordnung: Die Zusammenfassung differenziert nicht nach Einzelmetallen; Aluminium, Mangan und Kupfer werden nicht gesondert genannt.

Methorst et al. 2023 [s80]: „Infertilité masculine, environnement et mode de vie" (Männliche Infertilität, Umwelt und Lebensstil), Progrès en Urologie (französisch, englischer Abstract). Übersicht (Literatur bis Juli 2023), die Exposition gegenüber Schwermetallen und weiteren Umweltfaktoren als schwer vermeidbar beschreibt; Zahlen enthält der Abstract nicht.

Fares et al. 2025 [s24]: „The influence of environmental and chemical exposures on fertility in the Eastern Mediterranean region: A narrative review" (Der Einfluss von Umwelt- und Chemikalienexpositionen auf die Fertilität im östlichen Mittelmeerraum: eine erzählende Übersicht), International Journal of Reproductive Biomedicine. Erzählende Übersicht über 63 Studien (PubMed und Scopus, Januar 2012 bis Juni 2024); 59 % (n = 37) befassen sich mit männlichen, 36 % (n = 23) mit weiblichen Faktoren. Sinkende Spermienparameter wurden mit hohen Temperaturen, Bisphenol A und Staub in Verbindung gebracht, Phthalate und Pestizide mit einer Störung der männlichen Hormonachse; Spurenelemente zeigten „eine doppelte Rolle“. In der Tabelle des Volltexts sind für Männer Blei, Cadmium, Zink, Selen und Eisen aufgeführt; Kupfer erscheint nur in Studien an Frauen, Aluminium, Fluorid, Mangan und Nanopartikel fehlen. Die Autoren halten die Evidenz für begrenzt und regional ungleich verteilt. Einordnung: Die Arbeit bestätigt die Lücke für die fraglichen Stoffe in dieser Region.

Defeudis et al. 2025 [s22]: „The impact of chemical pollution and warming on male fertility: a narrative review" (Die Wirkung von Chemikalienbelastung und Erwärmung auf die männliche Fertilität: eine erzählende Übersicht), Journal of Assisted Reproduction and Genetics, im Auftrag der italienischen Fachgesellschaft SIFES-MR. Endokrin wirksame Chemikalien, Luftverschmutzung und Erwärmung könnten zu verminderter Spermienzahl, Motilität und Morphologie sowie zu verminderter testikulärer Hormonfunktion beitragen. Fluorid, Aluminium, Mangan, Kupfer und Trinkwasser werden im Abstract nicht genannt.

Übersichten zu Fluorid

Patial et al. 2024 [s57]: „Effects of fluoride toxicity on the male reproductive system: A review" (Wirkungen der Fluoridtoxizität auf das männliche Fortpflanzungssystem: eine Übersicht), Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. Literatur von 1980 bis 2024 (PubMed, Scopus, Google Scholar). Berichtet werden histopathologische und biochemische Veränderungen, Einfluss auf Fertilität, Samenqualität, Spermatogenese und Spermiogenese, strukturelle Defekte von Flagellum, Akrosom und Kern von Spermatiden und Nebenhodenspermien, Degeneration von Leydig-Zellen mit vermindertem Testosteron und erhöhter oxidativer Stress. Einordnung: Erzählende Übersicht ohne systematische Bewertung der Studienqualität und ohne gepoolte Effektmaße; die Aussagen stammen überwiegend aus Tierversuchen, und die Autoren sehen in der Studie einen Ausgangspunkt für „sichere Expositionsgrenzen“, ohne diese zu benennen.

Talebi et al. 2025 [s34]: „Fluoride-induced testicular and ovarian toxicity: evidence from animal studies" (Fluoridbedingte Hoden- und Eierstocktoxizität: Belege aus Tierstudien), Biological Research. Übersicht über Tierstudien. Bei Männchen: verringertes Hodengewicht, verminderte Spermienzahl, -motilität und -viabilität, abnorme Morphologie, Störungen der Samenkanälchen, Zinkmangel und oxidativer Stress. Die Wirkung auf LH, FSH und GnRH sei „kontrovers“. Als Mechanismen werden Apoptose, Autophagie, Entzündung, mitochondriale Dysfunktion, verringerte ATP-Synthese und veränderte Steroidogenese-Gene genannt; genetische Empfänglichkeit könne Unterschiede erklären. Einordnung: Der Titel macht den Tierbezug deutlich; Humanaussagen sind nicht abgeleitet.

Chhabra et al. 2025 [s21]: „Impact of fluoride exposure on reproductive health: Insights into molecular mechanisms and health implications" (Wirkung der Fluoridexposition auf die Fortpflanzungsgesundheit: Einblicke in molekulare Mechanismen und gesundheitliche Folgen), Reproductive Toxicology. Betrachtet molekulare Mechanismen (Apoptose, Autophagie, DNA-Schäden, Hormonungleichgewicht, Entzündung, mitochondriale Dynamik) und bezieht Bevölkerungswachstum und Kindergeschlechterverhältnis in fluorosebetroffenen Regionen ein. Der Abstract nennt keine Zahlen; die Übersicht erörtert außerdem Arzneimittel und Vitamine, die hier nicht wiedergegeben werden.

Pal et al. 2021 [s130]: „Molecular perspective concerning fluoride and arsenic mediated disorders on epididymal maturation of spermatozoa: A concise review" (Molekulare Perspektive auf fluorid- und arsenvermittelte Störungen der Nebenhodenreifung von Spermien: eine kurze Übersicht), Toxicology and Industrial Health. Fluorid verändere die Struktur von Caput und Cauda des Nebenhodens und die Redoxhomöostase (verminderte Aktivität von SOD1, GR, Crisp2 und Lrp2); Arsen wirke vor allem auf die Cauda. Mechanistische Übersicht ohne Zahlen.

Li et al. 2014 [s207]: „[Fluorosis of coal burning affects the male reproductive system]" (Fluorose durch Kohleverbrennung beeinträchtigt das männliche Fortpflanzungssystem), Zhonghua Nan Ke Xue (chinesisch, englischer Abstract). Narrative Übersicht zur Fluorose durch Kohleverbrennung als neuer Form endemischer Fluorose in China. Berichtet wird, dass in Gebieten mit schwerer Fluorose Fluoridgehalt im Sperma, Spermienmortalität, Spermienkonzentration und Infertilitätshäufigkeit höher seien als in Gebieten mit leichter oder fehlender Fluorose, ebenso FSH und LH, während Inhibin B, Testosteron und Östradiol erniedrigt seien. Einordnung: Der Abstract nennt keine Zahlen, keine Einzelstudien und keine Auswahlmethodik. Die Angabe einer „höheren Spermienkonzentration“ passt nicht zur Schlussfolgerung einer verminderten Fortpflanzungsfähigkeit und ist möglicherweise ein Übersetzungs- oder Formulierungsfehler; ohne Volltext ist das nicht zu klären. Die Arbeit dient als Hinweis auf die chinesische Primärliteratur, nicht als eigener Beleg.

Шалина und Васильева 2009 [s243]: „Общие вопросы токсического действия фтора" (Allgemeine Fragen der toxischen Wirkung von Fluor), Байкальский медицинский журнал (russisch). Übersicht zur Fluortoxikologie. Im Abschnitt zur Fortpflanzung werden Literaturbefunde zitiert: Natriumfluorid 10 und 20 mg/kg intraperitoneal über 28 und 38 Tage senke bei Ratten Testosteron und Östradiol, mit negativer Korrelation zwischen Apoptose der Samenzellen und diesen Hormonen; hohe Fluoridmengen im Trinkwasser senkten bei weißen Ratten relatives Hodengewicht, Spermienzahl, Beweglichkeit und Überlebensrate und erhöhten abnormale Spermien; bei beruflichem Fluorkontakt seien Fortpflanzungsstörungen „mehrfach häufiger“ (ohne Zahl). Keine eigene Datenerhebung, Zahlen zum Menschen fehlen.

Übersichten zu Aluminium, Mangan und Kupfer

Ali et al. 2024 [s46]: „Mechanism and impact of heavy metal-aluminum (Al) toxicity on male reproduction: Therapeutic approaches with some phytochemicals" (Mechanismus und Wirkung der Schwermetall-Aluminium-Toxizität auf die männliche Fortpflanzung: therapeutische Ansätze mit einigen Phytochemikalien), Life Sciences. Die Übersicht berichtet, Aluminiumexposition gehe mit einem deutlichen Rückgang von FSH, LH und Testosteron im Blut, verminderter Spermienzahl und beeinträchtigter Spermienqualität einher; bei hohen Dosen entstehe oxidativer Stress (verminderte Nrf2-Signalübertragung), Entzündung (TNF-α, IL-6), Apoptose (Caspase-3 hoch, Bcl-2 herunterreguliert) und mitochondriale Schäden. Der Abstract behauptet einen nachteiligen Einfluss auf die menschliche Fertilität, nennt aber weder Studienzahl noch Zahlen; die erörterten Schutzansätze werden hier nicht wiedergegeben.

Минтель et al. 2018 [s175]: „Некоторые аспекты совместного действия алюминия и фтора на организм человека (обзор литературы)" (Einige Aspekte der kombinierten Wirkung von Aluminium und Fluor auf den menschlichen Organismus, Literaturübersicht), Экология человека (russisch). Zur Verteilung im Körper nennt der Text für Aluminium im Hoden 0,4 µg/g (und im Eierstock ebenfalls 0,4 µg/g). Zur männlichen Fortpflanzung enthält der abgerufene Text sonst keine eigenen Befunde. Die Arbeit belegt lediglich, dass das Zusammenwirken von Aluminium und Fluor in der russischsprachigen Literatur aufgegriffen wird.

Zhou et al. 2025 [s38]: „Excess copper exposure and male reproductive toxicity: molecular mechanisms and potential interventions" (Kupferüberschuss und männliche Reproduktionstoxizität: molekulare Mechanismen und mögliche Interventionen), BioMetals. Zusammenfassung der Wirkungen von Kupferüberschuss auf Spermienqualität, Androgenproduktion und Hodenstruktur; erörtert werden oxidativer Stress, Apoptose, Autophagie, Ferroptose und Cuproptose sowie Antioxidanzien und Chelatoren als Ansätze in Modellen. Narrativ, ohne Zahlen. Die Arbeit nennt als Quellen des Überschusses industrielle Emissionen und unsachgemäße landwirtschaftliche Praktiken, nicht das Trinkwasser.

Hekim et al. 2026 [s06]: „Copper, cuproptosis and male reproductive health: An updated and narrative review" (Kupfer, Cuproptose und männliche Fortpflanzungsgesundheit: eine aktualisierte erzählende Übersicht), Reproductive Toxicology. Kupfer sei für mitochondriale Enzyme nötig, im Überschuss aber zytotoxisch; ein Überschuss störe nach Tier- und Humandaten die Blut-Hoden-Schranke und die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse und verändere nichtkodierende RNA; in menschlichen Datensätzen seien Cuproptose-assoziierte Gene als mögliche diagnostische Marker identifiziert worden. Die genannten Therapieansätze sind Hypothesen der Autoren und werden hier nicht bewertet. Keine Zahlen im Abstract.

Zu Mangan liegt in den ausgewerteten Quellen keine eigene Übersichtsarbeit vor; der Stoff wird nur innerhalb allgemeiner Metallübersichten behandelt [s225, s236, s108] und in einer russischen Arbeitsmedizinübersicht (siehe unten).

Übersichten aus Russland und Japan

Фесенко et al. 2024 [s68]: „Репродуктивные нарушения у работников-мужчин при действии химического производственного фактора" (Fortpflanzungsstörungen bei männlichen Beschäftigten unter Einwirkung chemischer Arbeitsstoffe), Медицина труда и промышленная экология (russisch). Analytische Übersicht (Elibrary, MEDLINE, PubMed, Scopus); der Schwerpunkt der Metallkapitel liegt auf Blei. Zitiert werden Primärstudien: Bei Metallurgen mit Manganverbindungen, Hitze und Vibration sei die Spermienviskosität signifikant erhöht gewesen, ebenso Agglutination und Pathospermie; 6,7 % der Metallurgen mit mehr als fünf Berufsjahren hätten ein Testosteron unter 12,1 nmol/l gehabt. Bei Arbeitern der Chromsulfatproduktion seien mehr Kupfer, weniger Zink und mehr morphologisch abnormale Spermien beschrieben worden. Für Schweißer werden Nickel und Chrom im Blut (123,3 ± 35,2 und 131,0 ± 52,6 gegenüber 16,7 ± 5,8 und 17,4 ± 8,9; Einheit „g/l“ im Quelltext, vermutlich ein Druck- oder Übersetzungsfehler) und eine Spermienkonzentration von 14,5 ± 24,0 gegenüber 62,8 ± 43,7 Mio./ml angegeben. Aus einem Mäuseexperiment wird berichtet, bereits 3,35 µg/g Aluminium im Hoden hätten die Spermatogenese gestört. Einordnung: Sekundärquelle ohne systematische Methodik; alle Zahlen sind Zitate, die nicht selbst geprüft wurden.

Седова 2019 [s165]: „Влияние химических и мелкодисперсных поллютантов атмосферного воздуха на сперматогенез и параметры эякулята" (Einfluss chemischer und feindisperser Schadstoffe der Außenluft auf Spermatogenese und Ejakulatparameter), Андрология и генитальная хирургия (russisch). Übersicht zu Feinstaub, Gasen, Schwermetallen (genannt: Blei, Cadmium) und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in der Außenluft und ihrer Wirkung auf Spermienzahl, Beweglichkeit, Morphologie und DNA-Fragmentierung. Aluminium, Mangan, Kupfer und Fluorid kommen in der Zusammenfassung nicht vor; die Arbeit dient als Hintergrund.

千葉 百子 und 篠原 厚子 2008 [s246]: „微量元素と生殖" (Spurenelemente und Fortpflanzung), Vitamin (japanisch). Übersicht: Selen und Zink seien Schlüsselelemente; extrem hohes Zink oder Kupfer im Seminalplasma senke die Beweglichkeit; bei Frauen seien Kupfer und Mangan wichtig, die Kupferkonzentration der Follikelflüssigkeit liege fünfmal über der im Sperma. Keine Zahlen zur Studienbasis.

Leitlinien und regulatorische Dokumente

Leitlinien sind keine Studien, werden hier aber der Vollständigkeit halber als Bewertung der Evidenzlage aufgeführt. Die AUA/ASRM-Leitlinie „Diagnosis and Treatment of Infertility in Men" (Diagnose und Behandlung der Infertilität beim Mann; Brannigan et al., Update 2024) [s47] enthält in der abgerufenen Webfassung einen Abschnitt „Environmental Factors". Sinngemäß: Studien zu Umweltfaktoren seien schwierig durchzuführen, weil viele Chemikalien allgegenwärtig seien, Expositionsmessungen unzureichend, wenige Biomarker validiert und Störgrößen schwer kontrollierbar. Für „einige Schwermetalle und Pestizide“ werde der Zusammenhang mit männlicher Infertilität als schlüssig beurteilt; für Blei in Wasserquellen wird ein besonderes Anliegen benannt. Fluorid, Aluminium, Mangan, Kupfer und Nanopartikel kommen im Text der Webfassung nicht vor (Zeichenfolgensuche). Die EAU-Leitlinie „Sexual and Reproductive Health", Kapitel 11 „Male Infertility" (Männliche Infertilität) [s51], nennt Umweltgifte in der Anamnese und als mögliche Ursache testikulärer Insuffizienz; die genannten Stoffe und Trinkwasser werden in der abgerufenen Seite nicht erwähnt. Die MAK-Kommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft [s26, s27] hat 2025 zwei Begründungen zu Aluminium und seinen Verbindungen veröffentlicht; die Abstracts enthalten Arbeitsplatzgrenzwerte aus Inhalationsstudien und keine Aussage zur männlichen Fertilität oder Samenqualität; die Volltexte wurden nicht geprüft. Aus den Leitlinien lässt sich somit weder eine Bestätigung noch ein Ausschluss der fraglichen Zusammenhänge ableiten.

Zusammenschau der Übersichten

1. Metaanalysen am Menschen existieren nur für Metalle im Samen insgesamt [s20, s182, s07], nicht für Fluorid, Trinkwasser oder Nanopartikel. Für Kupfer sind die Ergebnisse knapp uneinheitlich (SMD 0,505 mit signifikantem, SMD 0,42 mit nicht signifikantem Konfidenzintervall); Mangan zeigte in der einzigen Metaanalyse, die es einschließt, keinen Unterschied [s20]; für Aluminium gibt es keine Metaanalyse.
2. Der Umbrella-Review nennt keinen der Stoffe und bewertet über die Hälfte aller geprüften Effektgrößen als „sehr niedrig“ nach GRADE [s13].
3. Nanopartikel: Metaanalyse und Übersichten stützen sich auf Tierversuche; sie reichen von deutlicher Schädigung (Mikro-/Nanoplastik, [s54]) über hohe Variabilität [s94] bis zu „schwach und reversibel“ [s104].
4. Für Fluorid, Aluminium und Kupfer sind die erzählenden Übersichten überwiegend mechanistisch (oxidativer Stress, Apoptose, Hormonachse) und berufen sich auf Tierdaten [s57, s34, s21, s46, s38, s06].
5. Leitlinien nennen keinen der Stoffe [s47, s51].

Was die Übersichten insgesamt zeigen, ist weniger ein gesicherter Befund als eine erhebliche Lücke: Die starken Schlüsse der Übersichtsliteratur zu Fluorid, Aluminium und Kupfer stehen in einem Missverhältnis zur geringen Zahl kontrollierter Humanstudien, die im folgenden Abschnitt einzeln dargestellt werden.