由于大脑富含不饱和脂肪酸和较多氧化还原活性的金属离子（如Fe^3＋、Cu^2＋），这些金属离子可催化过氧化氢、超氧化物自由基通过Fenton反应产生氧自由基，使得脑细胞很容易受到氧化应激的损伤。氧自由基的大量增加可以导致神经细胞脂质过氧化，细胞膜细胞器损伤，生物大分子结构改变和细胞成分功能受损，进而增加血脑屏障的通透性，导致神经元的损伤甚至死亡。

作为一种抗氧化剂，芹菜素能通过直接清除或降低神经细胞内活性氧水平或降低脂质氧化终产物丙二醛含量，提高SOD、CAT活力和GSH等抗氧化因子水平，抑制氧化应激对神经细胞的毒害作用，并且能通过螯合金属铁离子、降低游离铁离子的水平从而保护神经元细胞。

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