🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

The role of oxidative stress-related genes in polycystic ovary syndrome: insights into genetic susceptibility and pathogenesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Oxidative stress is a major factor in the development and progression of polycystic ovary syndrome. It drives metabolic disturbances, systemic inflammation, and ovarian dysfunction. Excessive production of reactive oxygen species, combined with weakened antioxidant defenses, exacerbates insulin resistance, hyperandrogenism, and impaired folliculogenesis. Genetic variations in antioxidant genes further influence this imbalance, shaping individual susceptibility to the syndrome. His review summarizes the role of key antioxidant defense genes, including SOD2, GPX1, GPX4, CAT, and PON1, and examines their associations with polycystic ovary syndrome risk and clinical outcomes. Polymorphism, such as SOD2 rs4880 and GPX4 rs713041 show relatively consistent links with polycystic ovary syndrome, whereas other variants display population-specific effects. Understanding the genetic basis of oxidative stress may advance biomarker discovery and support the development of personalized therapeutic strategies for women with this disease. The development of precision therapy protocols for this syndrome, taking into account genetic testing and lifestyle data, will help improve the reproductive and metabolic health of women with polycystic ovary syndrome.

About the authors

Svetlana V. Lomteva

Southern Federal University; Center for Human Reproduction and IVF

Author for correspondence.
Email: embryolab61@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8791-1936
SPIN-code: 8678-2770

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, 105/42 Bolshaya Sadovaya st, Rostov-on-Don, 344006; Rostov-on-Don

References

  1. Agarwal A, Gupta S, Sharma RK. Role of oxidative stress in female reproduction. Reprod Biol Endocrinol. 2005;3:28. doi: 10.1186/1477-7827-3-28
  2. Li W, Liu C, Yang Q, et al. Oxidative stress and antioxidant imbalance in ovulation disorder in patients with polycystic ovary syndrome. Front Nutr. 2022;9:1018674. doi: 10.3389/fnut.2022.1018674
  3. Ershova OA, Bairova TA, Kolesnikov SI, et al. Oxidative stress and catalase gene. Bulletin Experimental Biology and Medicine. 2016;161(3):400–403. doi: 10.1007/S10517-016-3424-0
  4. Phaniendra A, Jestadi DB, Periyasamy L. Free radicals: properties, sources, targets, and their implication in various diseases. Indian J Clin Biochem. 2015;30(1):11–26. doi: 10.1007/s12291-014-0446-0
  5. Bannigida DM, Nayak BS, Vijayaraghavan R. Insulin resistance and oxidative marker in women with PCOS. Arch Physiol Biochem. 2020;126(2):183–186. doi: 10.1080/13813455.2018.1499120
  6. Herman R, Jensterle M, Janež A, et al. Genetic variability in antioxidative and inflammatory pathways modifies the risk for PCOS and influences metabolic profile of the syndrome. Metabolites. 2020;10(11):439. doi: 10.3390/METABO10110439
  7. Murri M, Luque-ramírez M, Insenser M, et al. Circulating markers of oxidative stress and polycystic ovary syndrome (PCOS): a systematic review and meta-analysis. Hum Reprod Update. 2013;19(3):268–288. doi: 10.1093/HUMUPD/DMS059
  8. Terao H, Wada-Hiraike O, Nagumo A, et al. Role of oxidative stress in follicular fluid on embryos of patients undergoing assisted reproductive technology treatment. J Obstet Gynaecol Res. 2019;45(9):1884–1891. doi: 10.1111/JOG.14040
  9. Liu Y, Yu Z, Zhao S, et al. Oxidative stress markers in the follicular fluid of patients with polycystic ovary syndrome correlate with a decrease in embryo quality. J Assist Reprod Genet. 2021;38(2):471–477. doi: 10.1007/S10815-020-02014-Y
  10. Bizoń A, Tchórz A, Madej P, et al. The activity of superoxide dismutase, its relationship with the concentration of zinc and copper and the prevalence of rs2070424 superoxide dismutase gene in women with polycystic ovary syndrome-preliminary study. J Clin Med. 2022;11(9):2548. doi: 10.3390/JCM11092548
  11. Singh AK, Chattopadhyay R, Chakravarty B, Chaudhury K. Markers of oxidative stress in follicular fluid of women with endometriosis and tubal infertility undergoing IVF. Reprod Toxicol. 2013;42:116–24. doi: 10.1016/J.REPROTOX.2013.08.005
  12. Uçkan K, Demir H, Turan K, et al. Role of oxidative stress in obese and nonobese PCOS patients. Int J Clin Pract. 2022;2022:4579831. doi: 10.1155/2022/4579831
  13. Rudnicka E, Duszewska AM, Kucharski M, et al. Оxidative stress and reproductive function: Oxidative stress in polycystic ovary syndrome. Reproduction. 2022;164(6):F145–F154. doi: 10.1530/REP-22-0152
  14. Duleba AJ, Dokras A. Is PCOS an inflammatory process? Fertil Steril. 2012;97(1):7–12. doi: 10.1016/J.FERTNSTERT.2011.11.023
  15. Polat S, Şimşek Y. Five variants of the superoxide dismutase genes in Turkish women with polycystic ovary syndrome. Free Radic Res. 2020;54(6):467–476. doi: 10.1080/10715762.2020.1802022
  16. Sun Y, Li S, Liu H, et al. Association of GPx1 P198L and CAT C-262T genetic variations with polycystic ovary syndrome in Chinese women. Front Endocrinol (Lausanne). 2019;10:771. doi: 10.3389/FENDO.2019.00771
  17. Yu N, Wu L, Xing X. NOX4 deficiency improves the impaired viability, inhibited the apoptosis and suppressed autophagy of DHEA-treated ovarian granulosa cells through inhibiting endoplasmic reticulum stress via inactivating PERK/ATF4 pathway. Tissue Cell. 2025;92:102640. doi: 10.1016/j.tice.2024.102640
  18. Wang Y, Li N, Zeng Z, et al. Humanin regulates oxidative stress in the ovaries of polycystic ovary syndrome patients via the Keap1/Nrf2 pathway. Mol Hum Reprod. 2021;27(2):gaaa081. doi: 10.1093/MOLEHR/GAAA081
  19. Duică F, Dănilă CA, Boboc AE, et al. Impact of increased oxidative stress on cardiovascular diseases in women with polycystic ovary syndrome. Front Endocrinol (Lausanne). 2021;12:614679. doi: 10.3389/fendo.2021.614679
  20. Sulaiman MAH, Al-Farsi YM, Al-Khaduri MM, et al. Polycystic ovarian syndrome is linked to increased oxidative stress in Omani women. Int J Womens Health. 2018;10:763–771. doi: 10.2147/IJWH.S166461
  21. Nawar AS, Alwan ZHO, Sheikh QI. Gene expression and plasma level of CuZn and Mn superoxide dismutase in Iraqi women with polycystic ovary syndrome. Med J Babylon. 2022;19(4):691–696. doi: 10.4103/MJBL.MJBL_221_22
  22. Talat A, Satyanarayana P, Anand P. Association of superoxide dismutase level in women with polycystic ovary syndrome. J Obstet Gynecol India. 2022;72(1):6–12. doi: 10.1007/S13224-021-01430-z
  23. Agarwal A, Tadros H, Tvrdá E. Role of oxidants and antioxidants in female reproduction. In: Armstrong D, Stratton RD, editors. Oxidative stress and antioxidant protection: The science of free radical biology and disease. Hoboken, New-Jersey: Wiley Blackwell; 2016. P. 253–280. doi: 10.1002/9781118832431.ch16
  24. González F, Minium J, Rote NS, Kirwan JP. Hyperglycemia alters tumor necrosis factor-alpha release from mononuclear cells in women with polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab. 2005;90(9):5336–5342. doi: 10.1210/JC.2005-0694
  25. Yilmaz Ö, Calan M, Kume T, et al. The effect of prolactin levels on MPV in women with PCOS. Clin Endocrinol (Oxf). 2015;82(5):747–752. doi: 10.1111/CEN.12647
  26. Zhang J, Bao Y, Zhou X, Zheng L. Polycystic ovary syndrome and mitochondrial dysfunction. Reprod Biol Endocrinol. 2019;17:67. doi: 10.1186/s12958-019-0509-4.
  27. Porter AG, Jänicke RU. Emerging roles of caspase-3 in apoptosis. Cell Death Differ. 1999;6(2):99–104. doi: 10.1038/SJ.CDD.4400476
  28. Uyanikoglu H, Sabuncu T, Dursun H, et al. Circulating levels of apoptotic markers and oxidative stress parameters in women with polycystic ovary syndrome: a case-controlled descriptive study. Biomarkers. 2017;22(7): 643–647. doi: 10.1080/1354750X.2016.1265004
  29. Nakagawa K, Hisano M, Sugiyama R, Yamaguchi K. Measurement of oxidative stress in the follicular fluid of infertility patients with an endometrioma. Arch Gynecol Obstet. 2016;293(1):197–202. doi: 10.1007/S00404-015-3834-7
  30. Jozwik M, Wolczynski S, Jozwik M, Szamatowicz M. Oxidative stress markers in preovulatory follicular fluid in humans. Mol Hum Reprod. 1999;5(5):409–413. doi: 10.1093/MOLEHR/5.5.409
  31. Prabhu YD, Borthakur A, Vellingiri B, et al. Increased pro-inflammatory cytokines in ovary and effect of γ-linolenic acid on adipose tissue inflammation in a polycystic ovary syndrome model. J Reprod Immunol. 2021;146:103345. doi: 10.1016/J.JRI.2021.103345
  32. Li Y, Zhang J, Liu Y-D, et al. Long non-coding RNA TUG1 and its molecular mechanisms in polycystic ovary syndrome. RNA Biol. 2020;17(12): 1798–1810. doi: 10.1080/15476286.2020.1783850
  33. Victor VM, Rovira-Llopis S, Bañuls C, et al. Insulin resistance in PCOS patients enhances oxidative stress and leukocyte Adhesion: role of myeloperoxidase. PLoS One. 2016;11(3):0151960. doi: 10.1371/JOURNAL.PONE.0151960
  34. Ali RM, Prokofev VN, Lomteva SV, et al. Genetic Associations between polymorphic loci in the antioxidant enzyme genes GPX4 (rs713041), GSTP1 (rs1695), and PON1 (rs662) and Polycystic Ovary Syndrome in Russian women. Medical Genetics. 2024;23(3):21–30. doi: 10.25557/2073-7998.2024.03.21-30 EDN: OPYXFW
  35. Dabravolski SA, Nikiforov NG, Eid AH, et al. Mitochondrial dysfunction and chronic inflammation in polycystic ovary syndrome. Int J Mol Sci. 2021;22(8):3923. doi: 10.3390/IJMS22083923
  36. Lomteva SV, Shkurat TP, Bugrimova ES, et al. Violation of the hormonal spectrum in polycystic ovaries in combination with insulin resistance. What is the trigger: Insulin resistance or polycystic ovary disease? Baghdad Sci J. 2022;19(5):20. doi: 10.21123/bsj.2022.6317
  37. Sugino N, Takiguchi S, Kashida S, et al. Superoxide dismutase expression in the human corpus luteum during the menstrual cycle and in early pregnancy. Mol Hum Reprod. 2000;6(1):19–25. doi: 10.1093/MOLEHR/6.1.19
  38. Rice S, Christoforidis N, Gadd C, et al. Impaired insulin-dependent glucose metabolism in granulosa-lutein cells from anovulatory women with polycystic ovaries. Hum Reprod. 2005;20(2):373–381. doi: 10.1093/HUMREP/DEH609
  39. Zhao H, Zhang J, Cheng X, et al. Insulin resistance in polycystic ovary syndrome across various tissues: an updated review of pathogenesis, evaluation, and treatment. J Ovarian Res. 2023;16(1):9. doi: 10.1186/S13048-022-01091-0
  40. Sukhikh GT, Biryukova AM, Nazarenko TA, et al. Analysis of the associations of gene polymorphisms with polycystic ovary syndrome and endocrine and metabolic disturbances. Obstetrics and Gynecology. 2011;(5):49–53. EDN: PFTUKF
  41. Dupont J, Scaramuzzi RJ. Insulin signalling and glucose transport in the ovary and ovarian function during the ovarian cycle. Biochem J. 2016,473(11):1483–1501. doi: 10.1042/BCJ20160124
  42. Zuo T, Zhu M, Xu W. Roles of oxidative stress in polycystic ovary syndrome and cancers. Oxid Med Cell Longev. 2016;14:8589318. doi: 10.1155/2016/8589318
  43. Glotov AS, Vashukova ES, Kanaeva MD, et al. Study of the association of APOE, LPL, and NOS3 gene polymorphisms with the risk of vascular pathology in children and pregnant women. Ecological genetics. 2011;9(4):25–34. EDN: OQPKRH (In Russ.)
  44. Shkurat MA, Mashkina EV, Milyutina NP, Shkurat TP. The role of polymorphism of redox-sensitive genes in the mechanisms of oxidative stress in obesity and metabolic diseases. Ecological genetics. 2023;21(3):261–287. doi: 10.17816/ecogen562714 EDN: IXWKNL
  45. Shkurat MA, Mashkina EV, Milyutina NP, Shkurat TP. Polymorphism of antioxidant genes and overweight in children. Russian Journal of Genetics. 2024;60(7):954–961. doi: 10.1134/S102279542470039X EDN: SZCMDE
  46. Ali RM, Lomteva SV, Alexandrova AA, et al. Association of polymorphic locus rs4880 of superoxide dismutase 2 gene (SOD2) with Polycystic Ovary Syndrome: A meta-analysis. Research Results in Biomedicine. 2025;11(1):57–74. doi: 10.18413/2658-6533-2025-11-1-0-3 EDN: OHWCSQ
  47. Ali RM, Lomteva SV, Aleksandrova AA, et al. Effect of polymorphisms CYP17 (rs743572), SOD2 (rs4880) and CAT (rs1001179) on hormonal profile and redox status of blood serum and follicular fluid in patients with polycystic ovary syndrome. Gene Rep. 2023;33:101817. doi: 10.1016/J.GENREP.2023.101817
  48. Alkhuriji AF, Alomar SY, Babay ZA, et al. Association SOD2 and PON1 gene polymorphisms with polycystic ovary syndrome in Saudi women. Mol Syndromol. 2021;13(2):117–122. doi: 10.1159/000519527
  49. Arslan AO, Celik F, Kucukhuseyin O, et al. Investigation of variants of critically important antioxidant enzyme genes in patients with polycystic ovary syndrome. Exp Biomed Res. 2019;2(1):8–19. doi: 10.30714/J-EBR.2019147578
  50. Liu Q, Liu H, Bai H, et al. Association of SOD2 A16V and PON2 S311C polymorphisms with polycystic ovary syndrome in Chinese women. J Endocrinol Invest. 2019;42(8):909–921. doi: 10.1007/S40618-018-0999-5
  51. Salahshoor MR, Sohrabi M, Jalili F, et al. No evidence for a major effect of three common polymorphisms of the GPx1, MnSOD, and CAT genes on PCOS susceptibility. J Cell Biochem. 2018;120(2):2362–2369. doi: 10.1002/JCB.27564

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Heat map of antioxidant gene polymorphisms in PCOS in different populations. Legend for Heatmap: Green (code = 2) → Increased risk of PCOS association; Light Green (code = 1) → Metabolic effect or mixed/uncertain association (e.g., glycemic response); Yellow (code = 0) → No association detected; Red (code = –2) → Protective effect against PCOS.

Download (158KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».