直接清除自由基：亚精胺分子结构中的氨基等基团使其具有一定的还原性，能够直接与细胞内的活性氧（ROS）如超氧阴离子（O₂⁻）、羟自由基（・OH）和过氧化氢（H₂O₂）等发生反应，将这些自由基转化为相对稳定的物质，从而减少自由基对细胞生物大分子如脂质、蛋白质和 DNA 的氧化损伤。例如，亚精胺可以与羟自由基反应，生成水和其他无害产物，阻止羟自由基引发的链式氧化反应。

激活抗氧化酶系统：亚精胺能够诱导细胞内抗氧化酶基因的表达，进而提高抗氧化酶的活性。常见的抗氧化酶包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等。SOD 可以将超氧阴离子转化为过氧化氢，CAT 和 GPx 则能将过氧化氢分解为水和氧气，从而有效清除细胞内的 ROS。研究表明，亚精胺处理后的细胞中，SOD、CAT 和 GPx 等抗氧化酶的活性显著升高，增强了细胞对氧化应激的防御能力。

维持谷胱甘肽水平：谷胱甘肽（GSH）是细胞内重要的非酶抗氧化剂，亚精胺可以通过调节相关代谢途径来维持细胞内 GSH 的水平。亚精胺能够促进 GSH 的合成，同时抑制其降解，使细胞内 GSH 保持较高浓度。GSH 可以直接与 ROS 反应，还能作为 GPx 的底物参与过氧化氢的还原反应，在细胞抗氧化防御中发挥关键作用。亚精胺通过维持 GSH 水平，间接增强了细胞的抗氧化能力。