红细胞内还原型谷胱甘肽(GSH)有保护红细胞膜上巯基和血红蛋白免受氧化剂的损害。当红细胞受氧化剂影响，产生多量的过氧化氢(H2O2)时，GSH则在谷胱甘肽过氧化物酶催化作用下使H2O2分解为H2O，而其本身转化为氧化型谷胱甘肽(图20-10)。磷酸戊糖旁路在葡萄糖6-磷酸脱氢酶(G6PD)和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGD)的作用下使氧化型辅酶Ⅱ(NADP)成为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，后者可使氧化型谷胱甘肽(GSSG)成为GSH，以保证红细胞内抗氧化作用。

在红细胞无氧糖酵解过程中产生还原型辅酶I(NADH)，在NADH-MetHb还原酶作用下使细胞色素b5氧化型转为还原型，后者将电子传递给MetHb。这是红细胞内MetHb还原为正常Hb的最重要途径，约占总还原力的67%。其次在磷酸戊糖旁路中所形成的NADPH与MetHb还原酶相结合，也可使MetHb还原为正常血红蛋白。但在正常生理情况下这不是主要的还原途径(仅占总还原力的5%)，仅在外来电子传递物(如美蓝)存在时才能发挥作用。此外维生素C也有使MetHb还原的作用(占16%)。如果氧化剂类毒物使红细胞内血红蛋白的氧化作用超过细胞内抗氧化和还原能力100倍以上，血中MetHb就迅速增多，引起MetHb血症。如果有先天性NADH-MetHb还原酶系统缺陷，由于红细胞内血红蛋白还原能力的显著减弱，更易引起高铁血红蛋白血症。