橄欖葉提取物橄欖苦苷的抗氧化作用通過不同的機制發揮，從而增強抗氧化反應 。橄欖苦苷的抗氧化潛力主要與其通過在羥基的游離氫與其苯氧基之間形成分子內氫鍵來提高自由基穩定性的能力有關。
橄欖葉提取物橄欖苦苷可抵消氧化應激，正如體外通過 2,2-二苯基-1-苦基肼基 (DPPH) 測試所評估的那樣，表明其具有與抗壞血酸（維生素 C）和 α-生育酚（維生素 E）相似的抗氧化潛力。橄欖苦苷在抵消低密度脂蛋白 (LDL) 氧化方面具有保護作用，無論是在體外，還是以劑量依賴的方式抑制 LDL 銅誘導的氧化 ，以及在體內，降低總血漿水平、兔子體內的游離膽固醇和酯膽固醇。
通過評估硫代巴比妥酸反應物質 (TBARS) 和脂質過氧化物副產物（如丙二醛 (MDA) 和 4-羥基壬烯醛 (4-HNE)）的減少形成，證明了橄欖苦苷對脂質氧化的保護作用。此外，Visioli等人。在健康志愿者中證明，橄欖苦苷的給藥以劑量依賴性方式減少 8-iso-PGF2α 的尿液排泄，表明體內脂質過氧化作用較低。還證明了橄欖苦苷對次氯酸 的清除作用，次氯酸是體內產生的一種強效氧化劑通過炎癥部位的中性粒細胞髓過氧化物酶。橄欖苦苷還具有清除一氧化氮 (NO) 的能力；此外，它還能促進細胞中誘導型一氧化氮合酶 (iNOS) 的表達。
橄欖葉提取物橄欖苦苷在心臟損傷方面的有益作用也有所描述，這在經過 30 分鐘無流量全腦缺血然后再灌注的離體大鼠心臟中得到證實。數據證明灌注液中肌酸激酶減少和谷胱甘肽釋放減少。氧化型谷胱甘肽和脂質過氧化程度均降低，強化了橄欖苦苷可能在預防冠心病中發揮抗氧化有益作用的假設。
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