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人会随着时间而逐渐衰老，这是无可置疑的，但是为什么有的人衰老速度就会慢于同龄人，而看起来依然年轻动人呢?这与其体内的自由基有密切联系。
机体内产生酶促反应与非酶促反应时，会产生自由基，正常人体中的自由基的产生与消除是处于一个动态平衡的，当这种平衡状态被打破的适合，自由基就会引起生物大分子(如蛋白质、脂质、核酸)的损伤，从而使细胞结构被破坏，机体就会衰老。而褪黑素能够通过清除自由基、抗氧化以及抑制脂质过氧化反应来保护细胞结构，从而防止DNA受损伤，降低人体中过氧化物的含量，从而达到延缓衰老的效果。
除此之外，褪黑素还能降低脑中LPO(脂质过氧化)的含量，在大脑皮层、小脑、海马、下丘体等中的作用也都基本相同，因此可推算出，褪黑素对于预防老年痴呆、提高记忆力也有一定的作用。
2、改善睡眠质量
褪黑素在人体中的分泌是有昼夜规律的，当夜晚来临后，人体受到的光线刺激减弱，这时人体的松果体酶类活性增强，合成褪黑素的速速就会加快，在凌晨2、3点之间就会到达体内褪黑素分泌水平的高峰。而夜间褪黑素分泌水平的高低就是影响睡眠质量的重要因素。
随着年龄的增长，人体中的松果体会不断退化萎缩，在35岁之后，体内自动分泌褪黑素的水平会明显降低，睡眠质量下降，以及一系列的功能失调，就与其有关。
适当补充褪黑素制剂，能够缩短睡眠前的预设时间，提高睡眠质量，减少睡眠中的觉醒次数。美国食品与药品管理局已经认可褪黑素作为普通膳食补充剂而在市场上流行。体外补充褪黑素，能够使体内的褪黑素水平维持在年轻状态，从而帮助人体调整恢复昼夜规律。
3、增强免疫力
研究发现，褪黑素对于体液与细胞的免疫力有明显的效果。褪黑素还具有活化人体单核细胞，诱导其细胞毒性及IL-1分泌的功能。
4、治疗癌症
褪黑素能够降低化学致癌物引起的DNA加成物的合成，避免DNA损伤。而且研究证明，正常人有的昼夜规律，乳腺癌患者却与原发瘤的甾体受体量有关。在肿瘤患者体内的褪黑素明显低于正常人。褪黑激素通过骨髓T-细胞促进内源性粒性白细胞/巨噬细胞促进积聚因子的产生，可作为肿瘤的辅助治疗。