Az aktivált oxigén expozíciója kapcsán sejtkárosodás alakulhat ki, elsősorban elhúzódó gyulladások kapcsán a makrofágok és a fehérvérsejtek tevékenysége során szabadulhat fel nagy mennyiségben aktív oxigén (peroxidációs folyamatok). A krónikus gyulladások különösen a tüdőben (dohányzás, porártalom, azbeszt, radon), a vastagbélben, gyomorban és a bőrben fokozzák a tumor kialakulásának esélyét. Toxikus dózisú karcinogének sejtelhalást is okozhatnak, aminek környezetében steril gyulladás alakulhat ki. A sejtkárosodás reverzíbilis szakában összecsapzódik a sejtmag kromatinállománya, és a citoplazma ionkoncentrációja is megváltozik. A gyulladás környezetében előforduló fehérvérsejtek növekedési faktorokat és a sejtfelszínt aktiváló anyagokat termelnek, ami a környező szövetek permeabilitását növeli. A sejtek magas aktív oxigén tartalma és az arachnoidsavkiáramlás elindíthatja a tumorképződést. A növényi antioxidánsok, a karotinoidok, a flavonoidok, a fitokémiai anyagok, a vitaminok és a különböző egyéb antioxidáns fémek gátolják a daganatok kialakulását Az aktív oxigén megtámadja a kromatiállományt, ami azonban kivédhető Cu, Zn szuperoxid-diszmutáz segítségével. Az aktív gyökök képesek bázis-pár- vagy pontmutációkat is okozni (H, K, N-ras mutáció) amikor a 12-13-as kodon két guanin-citozin párja cserélődik fel. Oxigéngyökök DNS-törést okozhatnak az endonukleázok aktiválásával, amivel megzavarják a kromatin szerveződését. A hisztonok poli-ADPribozilációjának fokozásával a kromatin tovább bomlik, így az aktív oxigén nem csupán a genetikai állományt károsíthatja, hanem a génátíródást, a génexpressziót is. Ezek a biokémiai folyamatok nem közvetlenül a DNS-molekulára hatnak, ezért epigenetikus hatásokról beszélünk. A szabad gyökök szerepet játszanak a sejt fizikai vagy hő hatására kialakuló stresszes állapotában is a stresszgének indukciója révén. Indukálják a hemoxigenázt, a glutation-S-traszferázt és számos fos-regulált gént. Az epigenetikus mechanizmus másik lehetséges útja a kalciumanyagcsere megzavarása, ami a DNS-t körülvevő fehérjék stabilitását csökkenti. A szabad gyökök képesek a DNS szerkezetét is destabilizálni (lásd a 16. ábrát), ami nagyon hasonlít a korábbi ábrán bemutatott DNS-addukthoz.