A Astaxantina atua através de um potente mecanismo antioxidante e anti-inflamatório, protegendo as células contra os danos causados pelos radicais livres e reduzindo processos inflamatórios sistêmicos. Sua estrutura molecular única, com extremidades hidrofílicas e lipofílicas, permite que ela atravesse e se fixe nas membranas celulares, oferecendo proteção completa tanto às partes internas quanto externas da célula. Essa característica a diferencia de outros antioxidantes, que geralmente atuam apenas em um dos lados da membrana.
No organismo, a Astaxantina neutraliza espécies reativas de oxigênio (ROS) e o oxigênio singleto, prevenindo a oxidação de lipídios, proteínas e DNA. Além disso, modula a atividade de importantes vias inflamatórias, bloqueando a enzima COX-2 e inibindo a produção de mediadores pró-inflamatórios como óxido nítrico (NO), interleucina-1β (IL-1β), prostaglandina E2 (PGE2), proteína C reativa (PCR) e fator de necrose tumoral alfa (TNF-α). Esses efeitos reduzem a inflamação e o estresse oxidativo que estão associados a doenças crônicas, como diabetes, artrite e doenças cardiovasculares.
Por ser lipossolúvel, a Astaxantina se incorpora às membranas das células e tecidos, protegendo lipídios e mitocôndrias da oxidação, além de ser capaz de atravessar a barreira hematoencefálica e a barreira hematorretiniana, garantindo ação antioxidante no cérebro e nos olhos — algo que poucos antioxidantes conseguem.