科研 |Rev. Endocr. Metab. Dis.:代谢调节剂褪黑素的功能、作用机制及对昼夜节律紊乱、退化性疾病的影响
编译：午悠茶，编辑：小白、江舜尧。
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褪黑素是一种昼夜节律激素（代谢调节剂），不仅影响植物新陈代谢和对病原体的防御能力，还影响动物和人类的代谢途径，造成昼夜节律紊乱、压力和倦怠综合征。人体中，褪黑素作为激素调节剂在松果体和线粒体中产生，参与细胞内信号通路，具有抗氧化和免疫刺激作用，是一种昼夜同步装置；在许多退行性疾病，特别是激素依赖性癌症中，可作为预防治疗剂。代谢组学是一门新兴的组学技术，它基于高效液相色谱和质谱联用技术，可实现对褪黑素及其代谢物在不同病理环境中的代谢变化的精确评估和监测。已有研究通过线粒体代谢途径机制，证明褪黑素具有抗炎、抗凋亡和抗氧化作用。本综述涵盖了内源性和外源性褪黑素预防癌症的进展和治疗各种退行性疾病的近期相关研究，以期为褪黑素的功能、机制研究及临床应用奠定理论基础。
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实验设计
多年来，褪黑素被认为是一种动物激素，参与同步昼夜节律、血压调节和季节性繁殖，但90年代，在植物中也被发现，作为一种常见的两亲分子，能够渗透和影响所有细胞的活动。色氨酸作为必需氨基酸，通过特定莽草酸途径在植物中从头合成，合成过程分七步将莽草酸转化为分支酸——某些芳香族氨基酸前体，如色氨酸。动物进食，然后通过蛋白质降解释放出色氨酸。5-羟色胺和褪黑素均可在植物和动物中合成，但合成机制不同。分别由作为中间体的色胺和5-甲氧基色胺，或5-羟基色氨酸和乙酰—5-羟色胺合成，如图1。
这些途径由位于叶绿体和线粒体中的特定酶调控。植物中合成的褪黑素对脊椎动物质膜与特定受体的结合有直接作用。对于动物和人，褪黑素生物合成发生在松果体和线粒体中，它的生物合成途径受光线强弱的抑制和促进。褪黑激素的释放遵循视交叉上核对日光变化所产生的昼夜节律，因此，这种内部的“时间生物”物质使生物节律正常化，并调节其他生物分子(激素、神经递质等)的时间和过程
2. 褪黑素在植物中的作用和功能
褪黑素已在多种植物中被发现，在叶片，茎，根，果实和种子中以不同比例存在。它的发生、分布和生物利用度以及对人类健康的潜力不仅因物种(药用或食用植物)不同而不同，也因生长条件不同而不同。虽然褪黑激素作为植物激素的作用机制有待研究，但它参与诸如生长调节和光合作用等过程的作用已被证实。褪黑素作为代谢调节剂以及环境胁迫保护者在植物中扮演着重要的角色，可以提高植物对病原体的抵抗能力。在植物暴露于生物胁迫(如病毒、真菌感染)或非生物胁迫(如极端温度、毒素、土壤盐碱度增加、干旱)后，其合成上调。在体外条件下其具有杀灭结核分枝杆菌和多重耐药菌的能力。在植物-真菌相互作用模型中，褪黑素在植物抗灰霉病中起关键作用，降低了疫病菌抗逆性。植物暴露在非生物和生物胁迫下，会导致内源性褪黑素水平的增加，并诱导丝裂原活化的蛋白激酶级联反应和相关的防御反应。有关植物的褪黑素生长和防御反应是复杂的,涉及到特定的信号通路和分子。最重要的是两亲性一氧化氮(NO)穿过细胞膜,引起各种快速生理反应,例如一氧化氮诱导的s -亚硝基化参与防御反应，植物生长调节和氧化稳态。外源性褪黑素诱导内源性NO增加，上调防御相关转录因子，增强抗逆性，促进糖和甘油的生成，导致水杨酸和NO水平升高。植物中的褪黑素和一氧化氮可以协同作用，促进侧根生长，延缓衰老，改善缺铁。褪黑素的功能(作为生长调节剂和对抗生物和非生物胁迫的保护分子)及其在植物中的作用如图2所示。
3. 褪黑激素在动物和人类中的代谢调节作用
夜间分泌的褪黑素可调控不同的生理功能，既能同步动物昼夜节律，也可调节季节繁殖。褪黑素通过直接解毒或间接抑制促氧化酶和刺激抗氧化酶来调节氧化应激，一旦产生，迅速从松果体释放到血液中，并进入脑脊液(CSF)，在夜间其水平上升。这种昼夜“信息”对生物体来说必不可少的，其循环信号的中断会导致病理生理学。褪黑素有5-甲氧基和N -乙酰侧链两个官能团负责其两亲性，能促进其进入所有细胞，影响多种器官和组织的功能。最近研究表明，线粒体也是褪黑素合成的场所。褪黑激素的作用机制与其化学特性相关：(1)是自由基清除剂；(2)是昼夜节律的激素调节剂；(3)具有结合蛋白质靶标（包括具有免疫能力的靶标）的能力。
褪黑素作为一种强有力的抗氧化剂和自由基清除剂，其体外抗氧和氮活性反应组分的效果比维生素E更为有效。由于其具有富电子芳香吲哚环，因此是一种强有力的电子供体,可以显著减少氧化应激且充当线粒体内的自由基清除剂,直接或间接地促进超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶和过氧化氢酶等抗氧化酶的表达。由于许多疾病都与线粒体氧化损伤升高有关，因此黑暗后暴露在光线下导致的褪黑素缺乏可能会增加氧化应激的程度。褪黑素在线粒体中浓度很高，超过其血浆浓度，在肝脏中由细胞色素P450酶代谢为6-羟褪黑素，其代谢物与硫酸或葡萄糖醛酸结合通过尿液排出。只有5%的褪黑素以未改变的药物形式随尿液排出。通过对动物和人类的研究表明，褪黑素作为一种抗电离辐射诱导细胞损伤的放射保护剂，可以清除暴露过程中产生的活性氧。
内源性褪黑激素在昼夜节律紊乱和睡眠障碍中的作用已被证实，并且与睡眠节律的内源性昼夜节律组分密切相关。因此，褪黑素是人体深度睡眠“促进剂”，在治疗老年人失眠和抑郁症患者昼夜节律的重新调整方面发挥作用。松果体细胞释放褪黑素到血液和大脑中，但也可在视网膜、胃肠道、骨髓、皮肤和其他组织中找到。
超过15种蛋白质，包括受体、酶、气孔和转运体或其他蛋白质(钙调蛋白、微管蛋白、钙网蛋白)在亚毫摩尔浓度下均可以与褪黑素相互作用。跨膜转运褪黑素的蛋白质主要包括葡萄糖转运体(GLUT1)和质子驱动寡肽PEPT1/2。在人体，褪黑素是G蛋白偶联受体激动剂：褪黑素受体1 (MT1，具有皮摩尔结合亲和力)和褪黑素受体2 (MT2，具有纳摩尔结合亲和力)。最近，对有关拟议的褪黑激素靶标的大量信息进行审查，并提出了有关未来实验方法，生理相关性和独立复制的指南。在夜间，松果体细胞中去甲肾上腺素对β-1肾上腺素能受体的激活决定了细胞内cAMP浓度的升高，并激活cAMP依赖的蛋白激酶A，刺激褪黑素合成。暴露在(白天)光线下，去甲肾上腺素能刺激停止，褪黑素的产生在晚上(昏暗开始)重新开始。褪黑素与免疫系统相互作用，最近一项研究表明它在炎症过程中起作用，主要发挥抗炎作用。其与免疫活性细胞中表达的受体MT1和MT2和增强细胞因子的产生有关，主要作用为对抗病毒和细菌感染。
4. 褪黑素可抗衰老并调节昼夜节律紊乱
正如行为研究显示的那样，睡眠和衰老是显著平行的，代谢过程相似且相互作用。尽管两者的潜在联系在很大程度上尚不清楚，但睡眠习性的改变会影响衰老过程中重要的神经认知表型，比如学习和记忆。褪黑素在衰老和年龄相关疾病中的重要性通过松果体中强抗氧化剂的减少而得到强调。昼夜节律紊乱通常与睡眠-觉醒周期的非正常时间紊乱有关。如同30年前观察到的那样，昼夜褪黑素的节律提供了“细胞时钟”信息。波长约在460-480纳米的蓝光抑制褪黑激素的生物合成，且与光照强度和曝光长度成正比，而波长高于530纳米的蓝光在强光条件下不会抑制褪黑素合成。研究表明，睡前戴上防蓝光眼镜可能会减少褪黑素的损失，促进睡眠。昼夜节律振荡器和褪黑素分泌之间的相互关系、褪黑素及其合成类似物对节律的重新调整、昼夜节律依赖紊乱的后果和治疗的局限性已在之前进行了论述。然而，昼夜节律紊乱可以在更广泛的病理领域发挥作用，从心血管代谢疾病的风险增加到轮班工人的恶性肿瘤，均支持“昼夜节律医学”这一概念。
关于褪黑素可治疗昼夜节律紊乱的文献仍不清楚。在欧洲，它被用于短期治疗55岁以上人群的失眠症，而医疗保健研究和质量机构在2015年表示，褪黑素对一般人群有益的证据尚未得到证实。最近的评论报道了褪黑素在入睡前的适度作用与睡眠时相延迟综合症相比，在总睡眠时间上并无显著差异。褪黑素对于因轮班工作导致睡眠有问题的人似乎作用不大, 在几项临床试验和比较试验中，它增加了睡眠时间的长度，短期内(最多3个月，低剂量)副作用很少，有或没有副作用。虽然不建议长期使用，但低剂量褪黑素通常安全，是其他不能长期使用的安眠药的较好替代物。含有褪黑素的补充剂可能会改善自闭症患者，特别是儿童的睡眠。改善睡眠持续时间、入睡时间和夜间觉醒。
最近研究表明，褪黑素可能是治疗注意力缺陷、多动症、儿童失眠和抑郁的安全有效方法，但需要进一步深入的研究来确定其长期安全性和最佳剂量。新兴的代谢表型技术可以帮助找到反映褪黑素对睡眠、衰老和疾病进展的影响相应标记。最近，有报道称光线抑制褪黑激素的产生并扰乱昼夜节律的过程与慢性夜班工人患癌症的风险相关。据报道，夜间照明过度与包括癌症在内的退行性疾病的发生有关，尤其是女性乳腺癌和男性前列腺癌的发生。已确定夜间照明至少有两个明显的生理影响，即循环褪黑素水平的降低和长期紊乱，这两种影响都加剧了实验动物肿瘤生长。虽然肿瘤频率的增加已被证明是褪黑素长期紊乱的结果，但褪黑素失调和昼夜节律失调不是造成癌症的唯一病理生理学变化。
5. 褪黑素与退行性疾病
退行性疾病是细胞功能障碍的连续过程的结果，影响组织和器官。随着时间的推移，这些组织或器官退化越来越严重。退行性疾病包括神经退行性疾病(如帕金森病和阿尔茨海默病)、心血管疾病、代谢综合征(如2型糖尿病)和肿瘤病理(如癌症)。松果体的褪黑素分泌随年龄增长而逐渐下降，在昼夜节律紊乱，特别是与压力相关的病理中，会导致退行性疾病。图3显示了细胞中褪黑素在细胞质、线粒体和细胞核水平的主要机制。这些机制可以解释褪黑素作为一种主要的多效性调节剂在细胞凋亡、正常/癌细胞代谢、免疫防御和炎症、自噬等方面的关键作用。
褪黑素抑制癌症进展与夜间照明相关的事件是广泛和复杂的，涵盖不同机制：(1)通过时钟基因在基因组水平诱导的不稳定性；(2)通过跨膜MT1/MT2受体或胞质MT3或核RZR/ROR受体影响细胞增殖的特定细胞内靶点；(3)肿瘤葡萄糖代谢的变化；(4)间接通过T细胞信号传导。
昼夜节律控制大多数生物过程，它们的紊乱或时钟基因表达功能的异常与多种癌症相关，包括某些激素依赖性和非依赖性癌症。褪黑素的产生和分泌在光暗循环中不断变动，并通过抑制蛋白酶体和去乙酰化酶间接改变癌症中的时钟基因而与昼夜节律机制基因相关。同时，褪黑素发挥促凋亡、抗增殖和促氧化作用，转移代谢，减少新血管生成和抵抗炎症，并恢复癌细胞的化学敏感性，最终，褪黑素提高了患者的生活质量。负责上调在癌细胞增殖中高度活跃的SIRT表达的异二聚体时钟蛋白系统BMAL1/时钟受到褪黑素的影响，褪黑素抑制核受体ROR的表达，并通过c-myc、Cyclin D和CDK4/6转录因子抑制细胞增殖，在G0期阻滞细胞周期并刺激DNA修复和凋亡。近期有详细的描述褪黑素通过复杂的机制使蛋白酶体复合物失活。近期的综述集中在褪黑素对时钟基因和循环控制基因的主要作用，以及褪黑素在许多癌症如乳腺癌、前列腺癌、肝癌和结肠癌、白血病和黑色素瘤中调节这些基因的表达方式。
松果体褪黑素对细胞具有高渗透性，其通过质膜的转运由GLUT1、PEPTE 1/2载体或特定受体MT1、MT2介导，并且靶向细胞质MT3受体(醌还原酶)和核受体RZR-ROR。途径MT1和MT2受体的细胞内信号通过G蛋白传递，G蛋白激活磷脂酶C (PLC)，随后激活IP3和DAG途径，抑制环磷酸腺苷或环磷酸鸟苷。通过抑制炎性小体激活，褪黑素发挥抗炎作用，阻断各种癌症模型中caspase-1裂解、细胞因子释放和核NFkB易位的抑瘤作用。根据细胞活性，受体可以形成同聚体或异聚体复合物，以促进信号传递能力的多样化。
褪黑素通过下调丙酮酸脱氢酶复合物(PDC)来抑制癌细胞的细胞质糖酵解，丙酮酸脱氢酶复合物在线粒体中将丙酮酸转化为乙酰辅酶A，抑制癌细胞的增殖活性，降低其转移潜能并诱导凋亡。虽然褪黑素由正常细胞线粒体合成，但其在癌细胞线粒体的合成抑制是由乙酰辅酶A的合成抑制，同时伴随氧化磷酸化和三磷酸腺苷的合成抑制所造成的。因此，褪黑素将葡萄糖氧化从细胞质转移到线粒体这一能力或许可以解释为什么抗常规化疗的肿瘤可以被外源褪黑素重新致敏。这种线粒体功能的代谢变化导致肿瘤细胞凋亡，并通过PDC诱导糖酵解从线粒体向细胞质转移(Warburg效应)。
同时，褪黑素显著影响T细胞介导的免疫应答，这对保护哺乳动物免受癌症和感染至关重要，褪黑素在调节T细胞活化和分化方面非常有效，尤其对于Th17细胞、Treg细胞和记忆T细胞。从机理上讲，褪黑素在T细胞生物学中的影响与膜和核受体以及受体独立途径有关。
最近的体外和体内研究发现，褪黑素还可以调节自噬相关过程，这是因为褪黑素在电子传递链和线粒体DNA中扮演着代谢调节者和线粒体保护者的角色，通过增加ATP的产生来最终抑制氧化损伤。褪黑素可以通过改善蛋白水解途径直接调节自噬，也可以通过减少过度氧化应激间接调节自噬，从而减少蛋白质的错误折叠。除了这些机制，褪黑素还可调节亚油酸摄取、cAMP水平、细胞动力学和其他细胞内事件。因为褪黑素机制跨越了葡萄糖代谢，因此我们应该考虑褪黑素与血糖的竞争关系，以了解和开发基于褪黑素治疗2型糖尿病的机制和治疗。褪黑素在退行性疾病(包括不同类型的癌症)中的作用已被报道，该报道试图阐明与褪黑素作用和影响相关的代谢和分子事件的潜在机制。表1包括与褪黑激素参与和对退行性疾病的影响相关的一些新数据。
大量实验研究表明，光照抑制人体夜间褪黑素合成可能导致癌细胞增殖和肿瘤生长。据世界卫生组织IARC(国际癌症研究机构) 自2007年以来的报告，昼夜节律紊乱和褪黑素抑制与所有癌症亚型的升高有关，涉及昼夜节律紊乱的轮班工作被归为2A风险组(可能致癌)。在过去的几十年里，褪黑激素作为一种具有显著抗癌特性和药理特性的生物活性分子，在临床肿瘤学中日益明显。尽管有大量证据将慢性紊乱和褪黑素合成抑制与癌症患病率增高联系起来，但一些实验数据表明褪黑素可能充当内源性抑癌剂的作用。通过研究已经发现多种机制，这些机制可以解释松果体或线粒体褪黑素水平的降低可以刺激肿瘤生长这一现象。以乳腺癌(BC)为例，褪黑素通过调节血管内皮生长因子和细胞因子的产生来干扰促结缔组织增生反应。褪黑素抑制实验性肺癌、肝癌、卵巢癌、垂体癌、前列腺癌、黑色素瘤和白血病的生长，并抑制其转移，从而调节细胞的细胞骨架。
褪黑素可调节肿瘤代谢、基因表达或表观遗传修饰，损害细胞生长并抑制血管生成和转移。在过去的十年里，许多报告表明外源性褪黑素是一种有前景的佐剂分子，被纳入治疗内分泌反应性肿瘤的化疗或放疗方案时，具有许多潜在益处。最近，一项最新综述总结了关于褪黑素在激素依赖性肿瘤中的抑瘤作用，以及其在乳腺癌、前列腺癌和卵巢癌中与放疗或化疗联合使用时的作用。昼夜节律紊乱与轮班工人中频繁发生的激素相关癌症有关，流行病学研究发现夜间轮班可导致内源性褪黑素水平降低。
褪黑素调节雌二醇的产生并下调雌激素受体，通过人卵巢细胞中的MT受体作为选择性雌激素酶调节剂，直接影响雌激素的产生。体内和体外进行的几项临床试验和多项实验研究的数据记录了褪黑素通过干扰雌激素信号对内分泌依赖性乳腺肿瘤的抑制作用。在前列腺中也获得类似结果，包括雄激素合成和雄激素受体水平和活性的调节。根据美国癌症协会的数据，超过70%的新确诊乳腺癌病例在其初始阶段是激素依赖性的。雌激素在肿瘤的发生和发展中起着至关重要的作用，α受体通常过表达(ER+ BC)。几十年来，人们一直认为松果体功能的减弱可能会导致患乳腺癌的风险增加，这是长期接触循环雌激素的结果。这个假设基于几个观察结果：(1)在松果体钙化发生率低的国家，乳腺癌的发生率最低；(2)服用氯丙嗪(一种可提高褪黑素水平的药物)的患者，其乳腺癌发生率较低；(3)体外数据证明了褪黑素对癌细胞具有直接作；(4)患有雌激素受体阳性乳腺恶性肿瘤的妇女夜间血浆褪黑素水平较低。与非恶性乳腺疾病患者相比，乳腺癌患者褪黑素的昼夜节律幅度降低了50%以上，并且在乳腺癌患者的晨尿中发现了较高水平的褪黑素，表明昼夜节律紊乱。之前研究表明，褪黑激素具有抑制ER+-BC的生长，并与抗雌激素药物(他莫昔芬)发挥互补的抑癌作用，证明其具有“天然抗雌激素”的功效。
褪黑素已被证明能使福司可林和雌激素诱导的环磷酸腺苷(cAMP)水平分别升高57%和45%。褪黑素在ER+ BC细胞中的抗雌激素作用近期得到证实，并通过抑制肾上腺雄激素向雌激素和周围组织转化的酶来反映其对神经内分泌/生殖轴的下调的影响。在恶性细胞中通过与褪黑素受体MT1结合抑制腺苷酸环化酶(AC)，抵消雌二醇的刺激作用(见图3)。因此，它通过过氧化物酶体增殖激活(PPAR)和类视黄醇X受体(RXR)刺激细胞分化、免疫系统反应和凋亡，并下调血管生成和氧化应激(见图3)。ER+ BC细胞释放的血管内皮生长因子与相邻内皮细胞细胞膜上表达的受体结合。因此，内皮细胞在血管生成过程中经历增殖、迁移和重组。在体内实验中，褪黑素(1 mM)可以通过下调血管内皮生长因子水平，抑制细胞系中芳香酶的产生来调节乳腺肿瘤细胞与周围成纤维细胞和内皮细胞之间相互作用的旁分泌机制。最近一些研究评估了睡眠期间住宅室外光与乳腺癌和前列腺癌之间的关系，认为前列腺癌和侵袭性乳腺癌都与高暴露于室外强光和褪黑素的昼夜抑癌作用的紊乱有关。有研究表明，在经常被扰乱昼夜节律/褪黑激素周期的女性中，乳腺癌的发病率升高，这些来自临床前研究的发现被总结在过去几年的许多综述中。将患有ER+ BC人的MCF-7移植到夜间褪黑素昼夜节律紊乱的裸鼠中，可导致肿瘤对阿霉素的敏感性完全丧失，表明夜间较低水平的褪黑素可能会加重化疗耐药性。褪黑素单独或联合给药似乎是治疗早期乳腺癌的优选药物，有文献证明它在大剂量范围内具有低毒性，可与标准的肿瘤治疗方案同时实施。关于褪黑素抗癌作用的机制仍然存在许多问题，在确定褪黑素是一种抗癌药物之前，还需要更多的随机临床试验数据。
大量的实验数据表明，褪黑素在肿瘤从最初细胞转化到减轻恶性进展和转移的所有阶段都发挥抑制作用。此外，褪黑素减轻了接受放射/化疗治疗的患者的副作用，并增进了患者福利。因此，临床医生和肿瘤学家对使用褪黑素治疗和预防癌症的作用更加支持。褪黑素的内在特性，包括高细胞渗透性、穿过血液-大脑和胎盘屏障的能力及其作为内源性自由基清除剂的作用，解释了它可作为生物医学治疗的佐剂，并能通过外源给药发挥作用。在动物研究中，褪黑素可降低因松果体抑制或松果体切除术引起的肿瘤发生率。
最近，有文献综述关于褪黑素的治疗潜力、临床应用及其对人类的抑瘤作用。褪黑素和白藜芦醇联合使用可增强心脏保护作用，降低心血管风险，还可防止因阿霉素导致的心脏毒性。综述介绍了褪黑素对代谢综合征的作用，并通过褪黑素增强了9-顺-视黄酸在乳腺癌发生动物模型中的肿瘤预防作用。研究结果令人欣喜，因为褪黑素具有协同增效的化疗作用，以较低剂量使用具有更好的耐受性，并防止放疗和化疗的不良副作用，被认为是一种具有前景的癌症治疗剂。最近一项使用随机效应模型的荟萃分析(13项研究，22个数据集和749名参与者)评估了补充褪黑素对炎症生物标志物的影响。结果表明补充褪黑素可显著降低肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6的水平，且对C反应蛋白的影响微乎其微，因此补充褪黑素可以有效改善炎症介质。白血病细胞体外实验表明，1 mM褪黑素增加放疗诱导的细胞凋亡率，这种效应似乎与p53有关。在ER+MCF-7 BC细胞系中，在放射之前以生理和药理剂量(1nM，10uM，1mM)的褪黑素处理，可抑制细胞增殖、抑制细胞周期并降低DNA-蛋白激酶的表达。此外，在用1 nM褪黑素预处理的细胞中，p53的水平很高，因此，褪黑素是一种能够使乳腺癌细胞对放射疗法敏感的抗雌激素剂，对接受电离辐射治疗的乳腺癌患者使用芳香酶抑制剂也获得了类似的结果。当生理剂量的褪黑素(1 nM或10 nM)在体外与丙戊酸结合时，褪黑素MT1受体表达上调且丙戊酸的抗恶性细胞增殖作用效果更显著。每天晚上8点使用10-50毫克的褪黑素可以增强肺转移瘤的白介素-2免疫疗法。褪黑素的持续治疗降低了乳腺癌的大小和发病率，并降低了肺转移的发病率，但间断使用褪黑素则会促进转基因小鼠的乳腺癌发生。褪黑素的抗癌作用表明，它可以作为化疗、放疗、免疫治疗和肿瘤疫苗接种的佐剂进行联合使用。最近,在PubMed数据库基础上，对褪黑素与化学疗法的协同作用进行了综述，其抗肿瘤结果提示可解决患者的耐药性问题，减少化疗药物的剂量并提高生存率。褪黑素与阿霉素联合治疗ER + -BC具有保护和敏感作用。褪黑素与阿霉素联合（10 mg /kg体重，持续15天，每天注射）可增强大鼠的乳腺癌细胞凋亡，且在所有实验组中大鼠存活率最高，肿瘤重量最低。阿霉素和0.3nM褪黑素联用在体外对MCF-7细胞凋亡有协同作用(提高procaspase-9、caspase-3和caspase-9的活性)。也有报道说，在化疗期间，接受剂量为20毫克/天的夜间褪黑素治疗至少2个月的乳腺癌患者，在化疗期间的副作用要小于仅接受化疗的对照组。
6. 代谢组学: 先进的褪黑素评估技术
最早，褪黑素是通过放射免疫分析在植物中发现的，后来又通过酶放射免疫分析和免疫分析在动物体液中发现。免疫测定法仍然广泛应用于褪黑激素的测定，但它的缺点是交叉反应性受到类似化合物的影响。代谢组学作为一种新兴技术，越来越多地用于分离和鉴定针对某些特定化合物的特定分子。褪黑素可作为(早期)诊断、监测疼痛和治疗退行性疾病的生物标志物。最近有文献报道了几种测定生物体液中褪黑素的方法，如气相色谱-质谱联用(GC-MS/MS)和液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)。采用高效液相色谱结合荧光或电化学检测或GCMS等方法，由于其样本制备过程的困难，尚不能进行褪黑素的药代动力学研究，但液相色谱-质谱/质谱分析技术具有较好的靶向性和敏感性。最近，有研究用液相色谱-质谱法，并通过液-液萃取，C18柱分离和正电离（ESI+）以及多反应质谱检测来验证狗血浆中褪黑激（MW = 232.2）的含量。
讨论
褪黑素具有抗炎、抗凋亡和强大的抗氧化特性，是一种具有前景的药物。随着时间的推移，许多实验证明褪黑素可以干扰特定受体介导或不介导的信号转导，以及调节细胞质和线粒体中的特定代谢途径，与退行性病变有关，包括激素依赖性癌症(尤其是乳腺癌和前列腺癌)。通过代谢组学等先进技术，可以对不同生物样品中褪黑素及其代谢物的含量进行监控，外源性褪黑素的使用逆转病理途径，可以防止许多退行性疾病的进展，具有很高的治疗效果。