清除自由基
羟基自由基：芹菜素分子结构中的多个羟基可以提供氢原子，与羟基自由基结合，将其转化为水等无害物质，从而减少羟基自由基对细胞和生物分子的攻击。如在细胞实验中，加入芹菜素后，可明显降低由过氧化氢等诱导产生的羟基自由基水平，减轻其对细胞DNA的损伤。
超氧阴离子自由基：能够通过电子转移等方式，使超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成氧气和过氧化氢，进而被细胞内的过氧化氢酶等分解为水和氧气，避免超氧阴离子自由基引发的氧化应激反应。在体外化学模拟体系中，芹菜素对超氧阴离子自由基的清除率可随浓度增加而显著提高。
DPPH自由基：DPPH 自由基是一种稳定的自由基，具有单电子，在溶液中呈紫色。芹菜素可以提供氢原子使 DPPH 自由基的单电子配对而使其褪色，通过这种方式有效清除 DPPH 自由基，常被用于评估芹菜素抗氧化能力的实验中，以衡量其对自由基的捕获能力。
螯合金属离子
抑制 Fenton 反应：在生物体内，铁离子等金属离子可以通过 Fenton 反应催化产生羟基自由基，引发氧化损伤。芹菜素能够与铁离子等金属离子发生螯合作用，形成稳定的螯合物，降低金属离子的活性，阻止 Fenton 反应的进行，减少羟基自由基的产生。
防止金属离子引发的脂质过氧化：金属离子还可以诱导脂质过氧化反应，导致细胞膜等生物膜结构和功能的破坏。芹菜素通过螯合金属离子，阻止其参与脂质过氧化的链式反应，保护生物膜的完整性和流动性，维持细胞的正常功能。例如，在油脂体系中，芹菜素可通过螯合微量金属离子，延缓油脂的氧化酸败，延长油脂的货架期。
激活抗氧化酶系统
增强 SOD 活性：超氧化物歧化酶（SOD）是生物体内重要的抗氧化酶，能够催化超氧阴离子自由基发生歧化反应。芹菜素可以激活 SOD 基因的表达，促进 SOD 的合成，提高细胞内 SOD 的活性，增强机体清除超氧阴离子自由基的能力。在动物实验中，给氧化损伤模型动物喂食芹菜素后，可观察到其肝脏、心脏等组织中 SOD 活性明显升高。
提高 CAT 活性：过氧化氢酶（CAT）可以将过氧化氢分解为水和氧气，从而清除细胞内的过氧化氢，防止其进一步生成羟基自由基。芹菜素能够上调 CAT 的活性，使细胞内过氧化氢的清除速度加快。研究发现，在受到氧化应激的细胞中，加入芹菜素后，CAT 活性可迅速升高，有效降低细胞内过氧化氢的含量。
诱导 GSH-Px 活性：谷胱甘肽过氧化物酶（GSH - Px）可以利用还原型谷胱甘肽将过氧化氢等过氧化物还原为水或相应的醇类，同时将还原型谷胱甘肽氧化为氧化型谷胱甘肽。芹菜素能够诱导 GSH - Px 的活性，促进谷胱甘肽参与抗氧化反应，增强细胞的抗氧化防御能力，保护细胞免受氧化损伤。
修复氧化损伤
保护生物大分子：在氧化应激条件下，细胞内的 DNA、蛋白质和脂质等生物大分子容易受到自由基的攻击而发生损伤。芹菜素可以通过其抗氧化作用，减少自由基对这些生物大分子的损伤，还可能参与受损生物大分子的修复过程。例如，芹菜素能够降低 DNA 的氧化损伤程度，减少 8 - 羟基脱氧鸟苷等氧化产物的生成，同时可能通过调节相关的 DNA 修复酶，促进受损 DNA 的修复。
维持细胞结构和功能完整性：通过抑制脂质过氧化和蛋白质氧化，芹菜素有助于维持细胞膜、线粒体膜等生物膜的流动性和完整性，保证细胞内各种细胞器的正常功能。在细胞受到氧化损伤时，芹菜素可以减轻细胞膜的通透性改变，防止细胞内酶等物质的泄漏，维持细胞的正常代谢和生理功能。
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