紅細胞內還原型谷胱甘肽(GSH)有保護紅細胞膜上巰基和血紅蛋白免受氧化劑的損害。當紅細胞受氧化劑影響，產生多量的過氧化氫(H2O2)時，GSH則在谷胱甘肽過氧化物酶催化作用下使H2O2分解為H2O，而其本身轉化為氧化型谷胱甘肽(圖20-10)。磷酸戊糖旁路在葡萄糖6-磷酸脫氫酶(G6PD)和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶(6PGD)的作用下使氧化型輔酶Ⅱ(NADP)成為還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，后者可使氧化型谷胱甘肽(GSSG)成為GSH，以保證紅細胞內抗氧化作用。
在紅細胞無氧糖酵解過程中產生還原型輔酶I(NADH)，在NADH-MetHb還原酶作用下使細胞色素b5氧化型轉為還原型，后者將電子傳遞給MetHb。這是紅細胞內MetHb還原為正常Hb的最重要途徑，約占總還原力的67%。其次在磷酸戊糖旁路中所形成的NADPH與MetHb還原酶相結合，也可使MetHb還原為正常血紅蛋白。但在正常生理情況下這不是主要的還原途徑(僅占總還原力的5%)，僅在外來電子傳遞物(如美藍)存在時才能發揮作用(圖20-16)。此外維生素C也有使MetHb還原的作用(占16%)。如果氧化劑類毒物使紅細胞內血紅蛋白的氧化作用超過細胞內抗氧化和還原能力100倍以上，血中MetHb就迅速增多，引起MetHb血癥。如果有先天性NADH-MetHb還原酶系統缺陷，由于紅細胞內血紅蛋白還原能力的顯著減弱，更易引起高鐵血紅蛋白血癥。