《Aging Cell》：From “Passive Supplementation” to “Active Repair”: Melatonin Reshapes the Treatment Paradigm for Late-Onset Hypogonadism by Targeting Leydig Cell Senescence
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摘要：在全球人口老龄化的背景下，由衰老引发的公共卫生挑战正引起广泛关注。迟发性性腺功能减退症（Late-onset hypogonadism, LOH）是男性常见的一种年龄相关疾病，其特征为血清睾酮水平随年龄增长逐渐下降，表现为性功能障碍、体力活力降低以及心理
摘要：在全球人口老龄化的背景下，由衰老引发的公共卫生挑战正引起广泛关注。迟发性性腺功能减退症（Late-onset hypogonadism, LOH）是男性常见的一种年龄相关疾病，其特征为血清睾酮水平随年龄增长逐渐下降，表现为性功能障碍、体力活力降低以及心理或神经功能异常。睾酮主要在睾丸Leydig细胞（Leydig Cells, LCs）中合成，而衰老过程中LCs的衰老是抑制睾酮产生的关键因素。本综述系统阐述了LC衰老的多维分子机制。这一过程主要由氧化应激（Oxidative Stress, OS）和线粒体功能障碍驱动，并涵盖多个相互关联的层面，包括表观遗传重塑、衰老相关分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP）、干细胞Leydig细胞（Stem Leydig Cells, SLCs）微环境降解以及内在昼夜节律的中断。外源性睾酮补充疗法（Testosterone Supplementation Therapy, TST）仍是LOH临床管理的基石；然而，其长期使用的安全性风险日益凸显，且本质上仅限于症状治疗。褪黑素作为一种具有多效抗衰老特性的分子，拥有强大的抗氧化作用和改善线粒体功能的潜力，能够协同拮抗上述多种LC衰老通路。通过有效缓解LC衰老并促进内源性睾酮合成，褪黑素的应用有望将LOH的治疗范式从“被动激素补充”转变为“主动细胞功能修复”。本文总结了关于褪黑素治疗睾丸或LC功能障碍的临床前及初步临床证据，验证了其治疗前景，并前瞻性地指出了未来转化研究的关键方向，为开发针对LOH的新型、病因导向的治疗策略提供了宝贵见解。
1 引言
随着全球人口老龄化趋势加剧，年龄相关疾病的负担日益加重，迟发性性腺功能减退症（LOH）作为一种未被充分认识的公共卫生问题，显著影响中老年男性的生活质量。LOH的核心生化特征是血清睾酮水平随年龄相关下降，临床表现包括性功能障碍、体能下降及神经精神异常。这一病理过程的根本在于睾丸Leydig细胞（LCs）的功能衰老，LCs是负责睾酮生物合成的主要功能单位。随着年龄增长，LCs经历一系列结构和功能的退行性变化，包括细胞数量减少、体积缩小以及睾酮合成能力显著下降。其潜在的分子网络涉及氧化应激（OS）导致的脂质、蛋白质和DNA损伤，线粒体功能障碍损害类固醇生成能量供应，以及关键类固醇生成酶（如StAR和CYP11A1）的下调，这些因素共同触发并加剧了LC的凋亡和细胞衰老。此外，衰老的LCs可能分泌衰老相关分泌表型（SASP），通过旁分泌效应放大睾丸微环境的炎症，进一步加速衰老进程。
目前，外源性睾酮补充疗法（TST）是LOH临床管理的基石，能有效改善性功能障碍、肌肉量减少等症状。然而，TST在临床应用中面临重大挑战：首先，尽管严格筛选后短期TST未显著增加前列腺癌风险，但其长期心血管安全性及对前列腺特异性抗原水平的潜在影响仍需全面评估；其次，TST通过负反馈抑制下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴，会抑制生精功能，对有生育需求的男性构成治疗风险；第三，LOH缺乏统一的诊断标准导致临床决策异质性高。最关键的是，TST作为一种外源性补充手段，并未针对LC衰老的核心病理，无法逆转内源性睾酮合成缺陷。因此，开发针对LC衰老过程的有效抗衰老策略至关重要。褪黑素作为一种主要由松果体分泌的节律性激素，已被证实具有超越睡眠调节的多方面抗衰老特性，包括强大的抗氧化和线粒体保护功能。鉴于LCs表达褪黑素合成酶及其受体，且睾酮合成高度依赖氧化还原稳态，褪黑素被认为是干预LC衰老、恢复内源性睾酮合成能力的潜在靶点，为实现从“被动补充”到“主动修复”的治疗范式转变提供了可能。
2 Leydig细胞衰老的多维分子机制
2.1 氧化应激与抗氧化防御受损
氧化应激（OS）以体内促氧化剂与抗氧化剂系统失衡为特征，是介导睾丸衰老的关键机制。在衰老的LCs中，OS破坏细胞氧化还原稳态，并通过多种协同途径损害细胞存活和睾酮合成。作为抗氧化防御系统的核心转录因子，核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）通过上调多种下游抗氧化酶确保过量活性氧（ROS）的有效清除。研究表明，去乙酰化酶Sirt1的下调通过增加细胞内ROS生成并激活p53通路诱导细胞衰老。Sirt1的激活可通过增强线粒体自噬部分减轻线粒体ROS水平。然而，在生理或病理条件下，LCs中Sirt1–Nrf2信号介导的核心抗氧化功能趋于下调，导致过量ROS积累和随后的细胞衰老。DNA损伤和线粒体功能障碍往往是ROS积累的直接后果，LCs中核受体亚家族2C组成员2（Nr2c2）的缺失会加剧DNA损伤并伴随多种细胞衰老表型。此外，OS还通过诱导自噬功能障碍促进细胞衰老，并抑制睾酮合成：它不仅通过抑制cAMP/PKA/SF-1信号通路直接下调StAR的表达，还通过多种途径诱导LCs凋亡。综上所述，OS在LC衰老中起核心启动和驱动作用，通过诱导DNA损伤、破坏线粒体稳态、干扰自噬平衡、抑制睾酮合成及诱导凋亡等多重机制导致LC功能丧失。
2.2 线粒体功能障碍
线粒体作为LCs能量产生和睾酮合成的中心细胞器，其功能受损是导致LC衰老的关键机制。衰老过程中，LCs线粒体功能全面受损，表现为线粒体生物发生减弱（线粒体转录因子A（Tfam）–核呼吸因子1（NRF1）信号下调）、线粒体自噬受抑（PTEN诱导的假定激酶1（PINK1）下调）以及线粒体融合动力学受损（Mfn1和Opa1表达下调）。关键胆固醇转运蛋白TSPO的缺乏不仅限制了类固醇生成的限速步骤，还破坏了线粒体膜动力学，进一步损害线粒体功能完整性。值得注意的是，增强线粒体融合已被证明能有效逆转线粒体形态异常并恢复睾酮合成。作为线粒体ROS（mtROS）的主要来源，过量积累导致LCs不可逆衰老，这与STAT5B–mitoSTAT3信号轴的失调有关，该轴不仅损害呼吸链功能增加ROS，还通过上调P21表达诱导细胞周期停滞。此外，过量ROS积累诱导共激活因子相关精氨酸甲基转移酶1（CARM1）发生核质易位，通过甲基化动力相关蛋白1（DRP1）并增强其与线粒体裂变因子（Mff）的相互作用导致线粒体功能障碍，形成“ROS–线粒体损伤–ROS”的有害反馈循环。靶向减少线粒体ROS生成可有效保护细胞DNA免受损伤，同时抑制过度自噬和凋亡，是改善核衰老的可行策略。
2.3 表观遗传重塑
除直接病理损伤外，OS还可通过表观遗传重塑调控LCs。N6-甲基腺苷（m6A）作为真核生物mRNA中最普遍的内部修饰，是基因表达转录后调控的关键组成部分。近年来，m6A等表观遗传机制被确定为LCs睾酮合成的关键调节因子。FTO–m6A轴的失活是LC损伤的关键枢纽，FTO的抑制或敲低导致全局m6A水平升高，进而显著降低睾酮分泌并增加LC凋亡。多种环境内分泌干扰物通过干扰FTO–m6A轴加剧LC损伤，例如双酚F通过芳烃受体（AhR）转录抑制FTO表达，导致Nrf2 mRNA上m6A修饰增加，进而被YTHDF2识别并降解，损害抗氧化能力。相反，在生理条件或促性腺激素刺激下，LCs中METTL14水平降低和ALKBH5水平升高导致m6A甲基化水平降低，通过AMPK通路激活保护性自噬以支持睾酮产生。值得注意的是，LCs中的m6A修饰与OS密切相关，双酚A暴露诱导的OS介导了关键胆固醇转运基因SCARB1和StAR上m6A修饰的上调，这些修饰被YTHDF3识别，导致基因表达抑制和睾酮合成初始步骤受阻。此外，Sirt1本身也受m6A修饰调控，METTL3的上调增加了Sirt1 mRNA上的m6A水平，促进细胞衰老并减少睾酮分泌。这些发现表明m6A RNA甲基化通过调节自噬和OS等核心通路，成为驱动细胞衰老和睾酮合成功能障碍的关键表观转录组枢纽。
2.4 衰老相关分泌表型（SASP）
衰老细胞分泌一系列炎性因子、生长因子和蛋白酶，统称为SASP。在衰老的LCs中，p16和p21表达增加，其持续激活不仅是细胞周期停滞的关键指标，也是SASP起始的上游调控枢纽。具体而言，p21过表达促进了多种SASP成分的上调，包括生长分化因子15（GDF15）、基质金属蛋白酶（MMP2, MMP3）、骨桥蛋白（OPN）、纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI1）以及多种炎性因子（TNF-α, IL-6, CCL2）。OS是激活SASP程序的重要驱动因素，ROS积累诱导的OS触发细胞衰老并介导SASP因子（如IL-6, IL-1β, TGF-β）的上调。在衰老LCs中，p21的表达受p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）调控，p38的基因消融可恢复睾酮合成能力并降低SA-β-Gal活性和p21蛋白水平。作为关键的应激反应激酶，p38 MAPK的激活通常由OS触发，这表明在衰老LCs中，mtROS积累诱导的OS可能通过激活p38 MAPK上调p21表达。此外，IGFBP7作为SASP的核心成分，在衰老LCs中高表达，可能在介导邻近健康细胞衰老中起重要作用。共培养模型证实衰老LCs分泌的IL-6增加，表明SASP因子不仅通过自分泌加剧LC自身衰老，还可能通过旁分泌改变邻近生殖细胞的微环境和功能，这为LOH患者常见的睾酮缺乏和生育力下降共存提供了机制解释。
2.5 干细胞Leydig细胞微环境降解
干细胞Leydig细胞（SLCs）是维持睾丸内分泌稳态的关键祖细胞。然而，衰老显著损害了SLCs的增殖和分化能力。在衰老过程中，细胞外基质（ECM）硬度的逐渐增加激活了机械敏感离子通道Piezo1，引发持续的钙内流，导致线粒体功能障碍和过量ROS生成。升高的ROS随后通过泛素-蛋白酶体途径促进转录因子Gli1的降解，最终抑制SLCs的增殖和分化。基质金属蛋白酶（MMPs）是ECM重塑的关键效应因子，Piezo1作为核心机械感受器，特异性上调多种MMPs（如MMP2, MMP3, MMP9, MT1-MMP）的表达。在睾丸组织中，OS上调MMP2和MMP9的表达，协同驱动睾丸细胞凋亡和组织损伤。虽然Piezo1–MMP信号轴是否直接调节SLC微环境的降解尚不完全清楚，但Piezo1激活导致的细胞内OS环境很可能通过调节MMPs的表达和活性参与病理性ECM重塑和SLC微环境的恶化。此外，维持线粒体功能对干细胞活力至关重要，Nestin蛋白定位于线粒体并与Mic60相互作用以维持线粒体结构和功能。在SLCs中，Nestin的缺失破坏了线粒体-内质网接触（MERCs）的结构，导致脂质转运和钙稳态失调，从而损害老年SLCs的分化能力。综上所述，现有证据表明衰老可能通过Piezo1–MMP轴和Nestin蛋白介导的机制导致SLCs再生潜能下降，其中OS既是Piezo1激活的关键下游产物，也是通过MMP调节参与ECM重塑的核心表现，同时还是线粒体功能障碍的主要体现，这些交织的机制共同加剧了SLC微环境的年龄相关性恶化。
2.6 内分泌昼夜节律紊乱
在LC衰老过程中，发生系统性内在内分泌节律紊乱，主要表现为睾酮分泌的昼夜振荡减弱。这一现象的分子基础是核心时钟基因（包括Bmal1, Per1, Per2, Rev-erbα）的广泛转录下调，削弱了中枢昼夜节律驱动，进而导致下游节律输出网络的失调，表现为StAR, CYP11A1, CYP17A1等类固醇生成基因的振荡幅度大幅减弱甚至转录节律完全消失。其中，时钟基因Bmal1在直接调节类固醇生成基因的周期性转录中起关键作用，Bmal1敲除导致StAR, CYP11A1, HSD3B2, HSD17B3等基因表达全面下调，最终导致血清睾酮水平降低。在衰老过程中，昼夜节律时钟系统与OS存在复杂的双向调节：一方面，OS是Bmal1缺乏驱动衰老相关病理的关键机制，褪黑素等干预措施可能通过调节Bmal1表达发挥治疗作用；另一方面，OS诱导的ROS积累下调关键调节因子EZH2，损害CLOCK–BMAL1复合物对昼夜节律基因per1b的转录激活，导致节律紊乱。此外，昼夜节律紊乱还诱导线粒体功能障碍，抑制膜电位和ATP产生。值得注意的是，在昼夜节律紊乱条件下，循环褪黑素水平降低与血清睾酮浓度降低相关，提示褪黑素可能是协调LCs内在昼夜节律与睾酮合成的关键信号介质。总之，内分泌节律失调是LC衰老的核心特征，OS在其中扮演双重角色：既是昼夜节律紊乱的重要后果，又是进一步破坏昼夜节律稳态的上游因素。
3 褪黑素改善Leydig细胞衰老的多维机制
3.1 褪黑素对增强抗氧化防御的影响
在衰老过程中，血浆褪黑素水平显著降低，并伴有OS增加，表现为Nrf2通路活性受抑和细胞内ROS过量积累。褪黑素主要通过激活LCs中的多条信号通路发挥细胞保护作用，显著减少细胞内ROS、丙二醛（MDA）和8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）水平，同时增加超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等关键抗氧化酶的活性。临床试验证实，补充褪黑素可增加轮班工人尿液中8-OHdG的排泄，提示其有助于清除和修复体内氧化DNA损伤。在LCs中，褪黑素的抗氧化作用依赖于对AKT/Nrf2信号通路的激活：通过促进AKT磷酸化，激活转录因子Nrf2并上调其下游靶基因血红素加氧酶-1（HO-1）和NAD(P)H:醌氧化还原酶1（NQO1），从而系统增强细胞抗氧化防御能力。SIRT1作为此过程中的关键枢纽，不仅恢复Nrf2通路活性以增加ROS清除，还协同促进StAR和CYP11A1等关键睾酮合成基因的功能恢复。此外，SIRT1通过PGC-1α调节Nrf2介导的抗氧化基因表达。这种保护作用还取决于膜受体MT1/MT2的激活，抑制这些受体不仅阻断SIRT1/Nrf2信号，还会加剧凋亡。除直接抗氧化外，褪黑素还间接抑制多种OS触发的细胞死亡途径，如抑制邻苯二甲酸二丁酯诱导的LCs过度自噬，以及通过抑制OS–Sp2/VDAC2轴减轻铁死亡。这些发现表明褪黑素通过多靶点调节细胞氧化还原稳态，在修复氧化损伤和改善LC功能方面发挥关键作用。
3.2 褪黑素对恢复线粒体功能的影响
褪黑素对恢复LCs线粒体功能具有多维保护作用，主要通过逆转和恢复由OS损伤的线粒体生物发生、自噬、动力学和质量控制系统来实现。具体而言，褪黑素激活SIRT1/PGC-1α轴上调Nrf2活性并增加ROS清除，同时通过AMPK/SIRT1通路保护类固醇生成功能。此外，在特定病理条件下，褪黑素抑制异常线粒体自噬，例如通过抗氧化作用特异性抑制过度的Parkin介导的线粒体自噬，从而减轻草甘膦对睾酮合成的抑制。总之，褪黑素在生物发生、动力学稳态和质量控制等多个维度上系统改善LCs线粒体功能，其抗氧化效应在此过程中提供了关键的协同支持，共同构成了褪黑素延缓LC衰老的关键通路。
3.3 褪黑素对恢复干细胞Leydig细胞微环境的影响
在衰老背景下，SLCs再生能力下降是睾酮缺乏的主要原因之一。褪黑素可以重建老年SLCs中Nestin介导的MERCs结构，这一关键作用直接恢复了SLCs的分化潜能，从而为增加循环睾酮水平提供可持续的细胞来源。虽然褪黑素对LCs中MMPs的调节机制尚未完全阐明，但在其他病理背景下，褪黑素有效抑制MMP7, MMP2, MMP9, MMP3和MMP13等多种基质金属蛋白酶的表达。临床研究显示，辅助褪黑素补充可显著降低糖尿病牙周炎患者龈沟液中MMP8水平。这些发现不仅提示褪黑素可能通过调节MMPs重塑ECM，进而恢复SLCs的再生和分化潜能，也从临床上证实了其直接调节MMPs的能力。在糖尿病模型中，褪黑素促进精原干细胞的自我更新，表明其对维持精原干细胞稳态的支持作用。此外，LCs的睾酮合成依赖于Sertoli细胞的参与和调节，研究表明在Sertoli细胞–LC共培养系统中，褪黑素通过调节Sertoli细胞功能并抑制局部雌激素合成来增加睾酮产生，这一调节作用部分依赖于SIRT1/Nrf2通路的激活。综上所述，褪黑素很可能对维持睾丸微环境的整体稳态发挥协同调节作用，通过同时支持SLCs、精原干细胞和Sertoli细胞的功能和稳定性，为保护睾酮合成和精子发生提供保障。
3.4 褪黑素对抑制衰老相关分泌表型的影响
褪黑素明显发挥抗炎和改善SASP的作用来调节LC衰老。研究表明，褪黑素干预显著抑制H2O2处理的LCs中TLR4/NF-κB信号通路的激活，并下调下游炎性细胞因子IL-6和IL-1β的表达，这些效应已被证实依赖于SIRT1通路的激活。虽然在LC衰老机制研究方面仍有限，但褪黑素在更广泛的衰老模型中对改善SASP的作用已得到阐明。例如，在癌基因诱导的衰老（OIS）模型中，褪黑素通过抑制ROS–YTHDF2–MAPK–NF-κB信号轴，显著阻断衰老标记基因（p53, p21, p16）和关键SASP因子（CXCL1, IL6, IL8, MMP3）的上调。进一步的机制研究表明，褪黑素通过多聚（ADP-核糖）聚合酶-1（PARP-1）介导的表观遗传途径双重抑制SASP：它破坏端粒重复序列RNA（TERRA）–PARP-1相互作用，同时抑制macroH2A1.1–PARP-1–CBP复合物对组蛋白H2BK120的乙酰化，从而抑制SASP基因的转录激活。这些发现为褪黑素作为一种多靶点抗衰老剂提供了有力证据，“OS–表观遗传学–炎症通路”网络可能是褪黑素抑制SASP和延缓LC衰老的潜在机制。
3.5 褪黑素对调节类固醇生成基因表达的影响
类固醇生成通路功能受损是LC衰老期间睾酮合成减少的关键机制。研究发现衰老与StAR, CYP11A1, 3β-HSD, CYP17A1和17β-HSD等关键类固醇生成基因的显著下调有关。褪黑素已被证明可以调节LCs中类固醇生成基因的表达，上调StAR, CYP17A1和17β-HSD水平，从而增加睾酮合成。值得注意的是，这种刺激作用取决于SIRT1的活性，因为药理学抑制SIRT1完全消除了褪黑素诱导的这些基因的上调，强调了褪黑素抗氧化功能在维持类固醇生成能力中的不可或缺性。褪黑素受体是介导其功能的关键中介，褪黑素受体1A（MTNR1A）在LCs中高表达，其敲低导致StAR, CYP11A1和CYP17A1等关键酶编码基因的表达降低，显著抑制睾酮产生。此外，核受体RORα参与褪黑素介导的类固醇生成通路的正向调节，其激活上调StAR和SF1等转录因子，促进睾酮产生，而阻断RORα则逆转褪黑素相关效应。这些发现表明褪黑素可能通过多种受体的协同作用调节类固醇生成基因表达，从而维持或恢复LCs的睾酮合成。
3.6 褪黑素对下丘脑-垂体-性腺轴的调节作用
LCs中的睾酮合成受HPG轴的调节。在生理条件下，黄体生成素（LH）刺激LCs产生睾酮。研究表明，在各种生理和病理条件下，外源性褪黑素补充对HPG轴功能具有积极调节作用。外源性褪黑素显著增加青春期前大鼠模型的血清LH和睾酮水平，促进青春期正常启动。在热应激山羊中，单次注射褪黑素有效提高了局部睾丸的FSH和睾酮水平。在大鼠高催乳素血症模型中，外源性褪黑素成功逆转了低睾酮状态和性腺功能减退。这些观察结果表明，褪黑素可能作为HPG轴的重要调节剂，在中枢水平调节睾酮合成。值得注意的是，褪黑素对HPG轴的调节作用并非简单的单向刺激，而是取决于生理或病理背景的动态调节。在邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）诱导的睾丸毒性模型中，褪黑素成功增加了血清睾酮水平，但没有进一步增加LH，而是抑制了LH的病理性升高。这些发现表明褪黑素的效应可能不仅限于增强上游LH信号，还可能涉及在应激或毒素暴露后恢复HPG轴的稳态，从而实现睾酮合成的精确调节。
4 褪黑素的转化潜力：从动物模型到临床应用
4.1 临床前研究
尽管针对自然衰老相关LOH模型的褪黑素干预研究仍处于初步探索阶段，但大量来自诱导性睾丸或LC功能障碍模型的研究提供了令人信服且可重复的实验数据支持褪黑素的功效。褪黑素主要通过其强大的抗氧化能力发挥核心保护作用，在多种体内外模型中，它通过激活SIRT1–Nrf2信号轴系统改善OS并显著抑制凋亡。在不同的病理条件下，褪黑素通过作用于多种途径发挥保护作用，最终促进睾酮合成：在2型糖尿病模型中，其效应与缓解OS密切相关；在高脂饮食诱导的睾丸损伤中，褪黑素主要通过改善脂质代谢发挥保护作用；而在结合2型糖尿病与睡眠碎片化的复杂模型中，褪黑素可逆转睾丸脂质沉积和凋亡。在环境污染物诱导的睾丸损伤方面，褪黑素始终产生可靠的拮抗作用，例如在双酚A和醋酸铅暴露模型中，分别通过抑制ERS和阻断NF-κB炎症通路减轻氧化损伤并促进睾酮合成恢复；在双酚S暴露模型中，通过激活Nrf-2/HO-1和SIRT-1/FOXO-1抗氧化通路并抑制NF-κB/COX-2炎症通路实现协同保护。此外，褪黑素的作用机制已在表观遗传和信号转导水平上得到深入验证，如减轻1,2-二氯乙烷暴露诱导的细胞焦亡，以及缓解邻苯二甲酸二丁酯暴露诱导的自噬失调。值得注意的是，褪黑素在大动物模型（如山羊）中显示出显著的转化潜力，单次给药即可改善睾丸血流并增加睾酮水平。综上所述，通过协调调节涉及抗氧化、抗炎、抗凋亡、代谢和表观遗传机制的多维网络，褪黑素在各种LOH临床前病理模型中表现出强大的保护功效和可靠的临床转化前景。
除了对LCs的核心保护作用外，褪黑素修复和改善睾丸微环境的能力也值得关注。在Sertoli细胞中，褪黑素通过其膜受体MT1/MT2增强细胞OS防御，上调SOD1、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶1等关键抗氧化酶，同时刺激乳酸脱氢酶的活性和表达，显著增加细胞内乳酸产量，为生殖细胞提供必要的营养支持。此外，研究证实褪黑素改善了ROS–DRP1轴介导的线粒体通量破坏，有效减少热应激诱导的Sertoli细胞凋亡，维持其结构和功能完整性。在生精细胞谱系中，褪黑素同样发挥明显的保护作用，在精原干细胞和精母细胞中，显著抑制脂多糖或热应激引发的炎症和内质网应激（ERS），有效阻断随后的凋亡途径，维持生精稳态。这些发现共同表明，褪黑素通过靶向多种细胞类型参与维持睾丸微环境稳态。涉及人类睾丸组织标本的研究揭示，睾丸衰老涉及整个睾丸微环境的改变，包括Sertoli细胞数量减少和功能紊乱、LCs睾酮合成减少、管周细胞增生或基底膜增厚、细胞间相互作用减弱以及炎症相关基因上调。这些发现表明，褪黑素在解决睾丸衰老过程中的微环境稳态破坏方面具有巨大的临床潜力。虽然来自各种动物模型的机制证据暗示了褪黑素治疗LOH的独特临床转化潜力，但在临床应用前必须解决几个关键挑战，包括大多数证据源于年轻动物的病理诱导模型，其在自然衰老人群中的疗效和安全性尚未得到验证；褪黑素的量效关系、最佳给药方案（包括时间和持续时间）和长期治疗效果需要标准化；以及外源性补充对内生褪黑素分泌调节的影响尚不清楚。
