芦荟大黄素的抗氧化作用主要通过以下几种方式实现：
清除自由基
直接提供氢原子：芦荟大黄素分子中含有多个酚羟基，这些酚羟基上的氢原子具有较高的活性。当遇到自由基时，芦荟大黄素可以将酚羟基上的氢原子提供给自由基，使自由基转化为相对稳定的物质，从而中断自由基的链式反应。例如，对于超氧阴离子自由基（O₂⁻）和羟自由基（・OH），芦荟大黄素能够迅速与之反应，将其清除，减少自由基对细胞和生物分子的氧化损伤。
螯合金属离子：一些金属离子如铁离子（Fe³⁺）、铜离子（Cu²⁺）等可以通过 Fenton 反应等过程催化产生自由基。芦荟大黄素可以与这些金属离子发生螯合作用，形成稳定的复合物，从而阻止金属离子参与自由基的生成反应。比如，芦荟大黄素能够与 Fe³⁺结合，降低 Fe³⁺催化产生羟自由基的能力，减少自由基的产生量。
激活抗氧化酶系统
增强抗氧化酶基因表达：芦荟大黄素可以作用于细胞内的信号通路，激活一些抗氧化酶基因的转录和表达。例如，它能够上调超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH - Px）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的基因表达水平，使细胞内这些抗氧化酶的含量增加，从而增强细胞的抗氧化能力。
提高抗氧化酶活性：除了促进抗氧化酶的合成，芦荟大黄素还可以直接作用于抗氧化酶，提高它们的活性。以 SOD 为例，芦荟大黄素能够增加 SOD 的活性，使其更有效地催化超氧阴离子自由基转化为过氧化氢，进而通过 CAT 等酶的作用将过氧化氢分解为水和氧气，从而清除体内的自由基。
调节氧化还原信号通路
调控 Nrf2/ARE 信号通路：核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）是一种重要的转录因子，在细胞的抗氧化防御中起着关键作用。芦荟大黄素可以激活 Nrf2，使其从细胞质转移到细胞核内，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动一系列抗氧化基因的表达，包括上述提到的 SOD、GSH - Px 等抗氧化酶以及谷胱甘肽合成相关的酶等，从而增强细胞的抗氧化防御能力。
影响其他信号通路：芦荟大黄素还可以通过调节其他信号通路来间接发挥抗氧化作用。例如，它可以调节丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，影响细胞对氧化应激的反应，激活细胞内的抗氧化防御机制；同时，也能调节磷脂酰肌醇 3 - 激酶 / 蛋白激酶 B（PI3K/Akt）信号通路，促进细胞的存活和抗氧化能力的提升，减少氧化应激对细胞的损伤。
