早在1941年，Huggins和Hodges發現了手術去勢和雌激素可延緩轉移性前列腺癌的進展，並首次證實了前列腺癌對雄激素去除的反應性。
前列腺細胞在無雄激素刺激的狀況下將：
1、一氧化氮(NO)是一種具有生物學活性的毒性分子和信使分子，NO在人類的睪丸、附睪、輸精管及前列腺中廣泛存在，可能調節精子的發生、睪酮的分泌和精原細胞的凋亡。NO對精子功能的影響與其濃度緊密相關，當NO濃度為人體的生理濃度時，通過一氧化氮-環磷酸鳥苷途徑對精子功能進行調節，促進精子成熟，增強精子代謝率及活力;
然而，當NO濃度過高時，會促使機體內誘導型一氧化氮合酶(iNOS)過度表達，過度表達的iNOS通過對線粒體呼吸鏈中的酶和DNA的抑制作用而損害正常細胞，從而使生精細胞的生精功能、頂體反應率和精子的運動能力降低。Shiraishi等的動物實驗證實Ⅱ級、Ⅲ級精索靜脈曲張大鼠睪丸中iNOS活性和精漿中NO濃度明顯升高，並且與血管直徑有關。
2、睪丸微迴圈障礙機制
精索靜脈曲張時精索內靜脈瓣膜缺失或發育不良，容易造成靜脈血液反流，加重精索靜脈內壓，精索靜脈內壓增高一方面會直接促進微動脈及毛細血管前括約肌收縮;另一方面還可誘發脊髓交感神經興奮，促使睪丸小動脈、微動脈收縮，導致靜脈血流阻力進一步增大，睪丸血液內壓增加，從而影響睪丸的血供，造成睪丸代謝障礙。
精索靜脈曲張時將出現一些區域性靜脈、毛細血管淤血，使動脈血流減少，局部曲細精管血供下降。Salama等用鐳射多普勒流量計觀察精索靜脈曲張大鼠的睪丸微血管血流變化，發現其睪丸微血管血流明顯下降，並且血流下降的程度跟靜脈曲張的程度和時間呈正比。
Cozzolino等認為精索靜脈曲張可引起睪丸間質小血管病變，進而引起睪丸微迴圈改變，並妨礙生精小管正常的物質代謝，損害生精上皮，從而影響其生精功能。Tarhan等指出，與正常對照組相比，精索靜脈曲張患者睪丸動脈血流量明顯降低，並且與睪丸的體積及精子的濃度成正比，這可能是由精索靜脈曲張患者睪丸微迴圈血管床能量障礙影響了精子的生成引起的。
3、腎臟及腎上腺代謝產物反流機制
Mac Cleod在1965年首次提出腎臟及腎上腺代謝產物反流假說。他認為，左側精索靜脈曲張時，左腎靜脈裡的血液反流到精索靜脈的同時將腎臟和腎上腺的代謝產物也帶入至左側睪丸，引起睪丸中毒、損傷。目前認為在這些代謝產物中5-羥色胺(5-HT)、前列腺素F2α( PGF2α)、兒茶酚胺、類固醇等，對睪丸生精功能有較大影響。
精索靜脈曲張時5-HT隨腎靜脈血返流並積聚於睪丸靜脈中，加上睪丸周圍血液瘀積，血小板更易於黏附積聚，同時釋放出更多5-HT。5-HT還能促進去甲腎上腺素和前列腺素縮血管作用增強。Devoto等指出精索靜脈曲張時可引起5-HT在睪丸內異常蓄積，異常蓄積的5-HT可引起睪丸血管過度收縮，從而影響睪丸血供，可導致間質細胞腫脹變性、睪丸間質纖維化，從而影響睪酮的合成，同時還促使未成熟精子在成熟前脫落。
PGF2α是一種生物活性物質，也是一種血管收縮劑。動物實驗表明高濃度的PGF2α具有抗精子發生作用，精索靜脈曲張能導致雙側睪丸內PGF2α濃度明顯增高，並以曲張側增高明顯。
精索靜脈曲張睪丸內PGF2α濃度的升高可能是睪丸本身病變產生的，也可能是腎臟或腎上腺中的PGF2α反流到睪丸內的，睪丸內高濃度的PGF2α不僅對精子有直接的殺傷作用，而且通過收縮睪丸動脈減少睪丸血供，同時還能刺激睪丸曲細精管類肌細胞收縮，導致睪丸曲細精管病變，最終造成不育。
兒茶酚胺，包括腎上腺素和去甲腎上腺素，許寧等研究發現精索靜脈曲張患者區域性的去甲腎上腺素和腎上腺素濃度明顯增高，提示去甲腎上腺素和腎上腺素在區域性過度增高可能同精索靜脈曲張引起不育的病理生理過程緊密相關，去甲腎上腺素和腎上腺素通過自氧化產生的氧自由基攻擊生精細胞，導致了生精細胞的過度凋亡，這可能是導致精索靜脈曲張患者發生不育的重要原因。
4、凋亡機制
近年來精索靜脈曲張導致男性不育病理機制研究上取得的重要進展是生精細胞凋亡異常，同時它也是精索靜脈曲張導致男性不育的重要細胞分子機制。在生精過程中，為了保證正常的生育功能，需要維持生精細胞和支援細胞適當比例，故而25％～75％的生精細胞要發生凋亡。
可見在精子發生過程中睪丸生精細胞的凋亡起著重要的調控作用，生精功能障礙與凋亡異常密切相關。Hassan等通過對46例精索靜脈曲張不育、18例精索靜脈曲張生育患者和8例生精功能正常的梗阻性無精子症患者的睪丸活檢結果進行對比研究，發現2組精索靜脈曲張患者的睪丸間質細胞、生精細胞凋亡指數較梗阻性無精子症患者均明顯升高，且在精索靜脈曲張合併不育組中，生精障礙的嚴重程度與其凋亡指數呈正比，提示生精細胞凋亡不僅是精索靜脈曲張所致的生精損害的病理機制，而且與生精損害程度有關。
5、活性氧機制
活性氧族(reactive oxygen species，ROS)是一類具有高度反應活性的含氧基團，精子獲能、頂體反應等正常反應情況下都需要有ROS的參加，ROS的過度生成和抗氧化機制缺陷均可導致氧化應激，氧化應激是精索靜脈曲張導致男性不育的重要分子機制。ROS包括H2O2及外周軌道上含有未配對電子的不穩定自由基如超氧陰離子、羥自由基、氮自由基等。
ROS可使細胞膜的脂質過氧化，生成大量脂質過氧化物(lipid per oxide，LPO)，LPO攻擊細胞生物膜，使腺苷酸環化酶活化受限而引起環磷酸腺苷 (cAMP)減少，導致生精細胞或精子DNA單鏈和雙鏈斷裂，造成生精細胞損傷，引起男性不育或發生胚胎缺陷。
精索靜脈曲張導致的氧化應激可發生在血漿、睪丸、附睪及精漿等部位。血漿內氧化應激增多是精索靜脈曲張導致DNA損傷和生精細胞凋亡紊亂的原因之一。精索靜脈曲張患者的精索靜脈內具有過量的黃嘌呤氧化酶和NO，這些均可導致氧化應激，從而影響睪丸的生精功能。
Mostafa等研究證實，精索靜脈曲張不育患者精索靜脈血內的抗氧化劑水平明顯降低，而ROS含量明顯升高。Allamaneni等研究發現，精索靜脈曲張患者睪丸中的活性氧含量明顯升高，且其升高程度與精索靜脈的曲張程度相關，指出ROS的升高可能是精索靜脈曲張致男性不育的原因之一。
6、性激素改變
生精細胞發育成為精子的每一個過程都有賴於性激素的水平，對於精索靜脈曲張是否會引起性激素水平發生變化，尚存有爭議。何學軍等指出精索靜脈曲張所致的下丘腦-垂體-性腺軸紊亂與其對間質細胞的損傷有關，精索靜脈曲張可引起睪丸間質細胞水腫、間質血管病變，當間質細胞功能受到損害時，間質細胞分泌的睪酮減少，睪酮的減少通過負反饋作用促使垂體分泌LH(促黃體生成素)、FSH(促卵泡激素)分泌。LH促進睪丸間質細胞分泌睪酮，並促進睪酮擴散進入曲細精管，供精子生成所需，而FSH具有增強LH刺激睪酮分泌的作用。
然而王益鑫等研究認為精索靜脈曲張患者血清FSH、LH、睪酮均在正常範圍內。Zedan等研究認為精索靜脈曲張不育患者與精索靜脈曲張能生育者相比，血清中的FSH、LH、催乳素(PRL)水平顯著增高，睪酮水平無明顯變化，而精液中睪酮水平明顯降低。
常江平等採用精索靜脈曲張患者精索靜脈血與外周血分別與對照組進行比較，結果顯示精索靜脈曲張患者外周血FSH、LH值升高，睪酮值與對照組差異無顯著性;而精索靜脈血FSH、LH值升高，睪酮值則降低。因此性激素的變化在精索靜脈曲張不育中的作用還有待進一步研究。
7、免疫學因素
研究發現，致男性不育的因素中有5％～15％與免疫因素有關，精索靜脈曲張不育機制也與自身免疫相關。精子具有抗原性，在正常情況下由於受到生殖系統血-生精小管屏障的隔離作用，機體並不產生主動性免疫應答。精索靜脈曲張時睪丸組織中靜脈壓力增高，有毒物質的蓄積導致血-生精小管屏障的破壞，使精子釋放入血產生抗精子抗體(AsAb)，AsAb可干擾正常精子的生成和成熟，阻礙精子獲能或穿透卵細胞膜，損傷精子穿透宮頸黏液的能力，導致精子凝集與制動，影響受精卵的著床和發育等，進而導致不育。
8、附睪損害
附睪是精子運輸、儲存和成熟的場所，精索靜脈曲張可造成附睪功能異常，影響精子成熟，造成男性生育能力下降。馬小茹等採用動物實驗表明，精索靜脈曲張時附睪光鏡下主要表現為上皮細胞出現大量空泡，附睪管萎縮，上皮內暈、亮細胞數明顯增多。
電鏡下主要表現為主細胞內出現大量的溶酶體顆粒及殘餘小體，主細胞體積變大，內質網擴張，線粒體嵴模糊不清，高爾基複合體空泡化，核染色質固縮，上皮細胞表面微絨毛稀少，可見局灶性斷裂和破壞。因此指出附睪結構的改變是影響精索靜脈曲張患者生育能力降低的原因之一。
綜上所述，精索靜脈曲張可以通過多種途徑影響睪丸、附睪的結構和功能，各種不同的機制影響精子的發育、成熟和受精能力，最終導致精子功能障礙和形態異常，影響男性生育能力。
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