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E’ un neurotrasmettitore prodotto principalmente dal sistema nervoso, ma anche dall’epifisi o ghiandola pineale e da vari distretti come le ghiandole di Harder, le piastrine, i megacariociti ecc. Viene prevalentemente prodotta di notte. Svolge fondamentali e documentati effetti nella prevenzione e terapia delle patologie tumorali e degenerative, oggetto di un numero crescente di studi e di ricerche. Si può considerare e distinguere un’azione antitumorale indiretta della melatonina attraverso l’inibizione dei radicali liberi e l’effetto antiossidante, unitamente alla protezione dall’effetto cancerogeno e degenerativo di campi elettrici e magnetici. Va considerato tra le azioni antitumorali indirette anche l’effetto antinvecchiamento e antidegenerativo del tessuto nervoso e vascolare, la proprietà antiaggregante piastrinica. Rilevante anche l’azione d’attivazione e potenziamento delle difese immunitarie, la modulazione neuroendocrina e circadiana, l’effetto sul midollo osseo con riflessi determinanti sulla crasi ematica, la dinamica midollare, la produzione di piastrine, globuli rossi e globuli bianchi. L’azione antitumorale diretta si attua inibendo la proliferazione e la crescita di cellule tumorali, ostacolando la tendenza di cellule normali a divenire neoplastiche inducendo il ricambio cellulare e la sostituzione di cellule tumorali con cellule sane attraverso il meccanismo definito “apoptosi”. E’ documentata anche un’azione antimetastatica attraverso l’inibizione della diffusione a distanza delle cellule tumorali unitamente alla capacità di migliorare in maniera significativa il profondo stato di decadimento psicofisico degli stadi tumorali avanzati comunemente definiti “cachessia neoplastica”.

Sonno e ritmi circadiani
La melatonina stimola l'attività dell'enzima piridossal-chinasi coinvolto nella sintesi di ac. gamma-aminobutirrico, serotonina e dopamina, aumenta la concentrazione di serotonina e ac.gamma-aminobutirrico nel mesencefalo e nell'ipotalamo. L'aumento di ac.gamma-aminobutirrico, inibitore neurale, è strettamente legato alla sedazione e all'effetto ipnoinducente. Per la sua influenza sui ritmi circadiani la melatonina è stata impiegata nei disturbi da cambio di fuso orario (Jet-lag) e nei disturbi dell'addormentamento. Il sonno indotto o meglio favorito dalla melatonina mantiene inalterate le fasi di sonno REM (Rapid Eye Moviments), notoriamente sacrificato dagli ipnoinduttori benzodiazepinici e non provoca sonnolenza il giorno dopo. Le fasi di sonno REM oltre ad essere caratterizzate dai sogni, sono coinvolte nell'apprendimento e nel consolidamento della memoria. La melatonina si configura pertanto il sonnifero ideale, in quanto favorisce un sonno naturale.

Melatonina e sistema immunitario
Un sistema immunitario efficiente è la condizione indispensabile per assicurare una crescita ottimale e la possibilità della riproduzione, proteggendo così la specie dall'estinzione. La melatonina fa crescere di peso il timo (che normalmente dopo la pubertà inizia ad atrofizzarsi), ne aumenta l'attività cellulare con maggiore produzione di linfociti T. Tali linfociti, indispensabili per la sopravvivenza, sono capaci di proteggere il self dal non-self, quindi di combattere batteri, virus, miceti, di espellere proteine e sostanze estranee all'organismo, sono implicati nei meccanismi di protezione dal cancro. La produzione di linfociti è inibita da alte e prolungate concentrazioni di corticosteroidi, per impedire questa condizione la melatonina esplica sulle ghiandole surrenali un'azione inibente o meglio normalizzante della secrezione corticosteroidea. La melatonina presente a livello gastrointestinale favorisce inoltre l'assimilazione dello zinco, indispensabile per lo sviluppo e l'efficienza del sistema immunitario. Un corretto funzionamento del sistema immunitario è anche necessario per il corretto funzionamento dell'ipofisi. La melatonina regolando i ritmi circadiani induce naturalmente il sonno quando la luce cessa di stimolare la retina. Durante il sonno l'ipofisi secerne G.H., l'ormone della crescita o somatotropina (Growth Hormon) che oltre ad assicurare una normale crescita corporea, fa sviluppare correttamente il sistema immunitario.
La melatonina conferisce una naturale resistenza al cancro stimolando le difese immunitarie in genere, esercitando un'azione citostatica diretta, stimolando la differenziazione cellulare (la cellula neoplastica è una cellula sdifferenziata, simile all'embrionale e per questo in rapida suddivisione: la melatonina tende a farla differenziare nuovamente in senso normale e così a perdere le caratteristiche di malignità), inibendo la sintesi endogena di somatomedina C e di E.G.F. (Epidermal Growth Factor), fattori endogeni di crescita tumorale. Viene spesso impiegata diversi tipi di tumore unitamente a interleuchina-2 (IL-2) in quanto permette di abbassare notevolmente i dosaggi di quest'ultima evitandone così i pesanti effetti collaterali (dr. Lissoni). E' stata pure associata al trattamento con interferone linfoblastoide (HLI) nel trattamento del carcinoma cellulare renale progressivo (dr. Neri) permettendo anche in questo caso la diminuzione del dosaggio dell'interferone evitando i gravi effetti collaterali.

Azione antiradicalica (free radical scavenger)
In quanto solubile nei solventi organici e lipofili, la melatonina ha la capacità di attraversare la membrana cellulare e possiede una notevole affinità per il nucleo della cellula. Gli studi del dr. Russel Reiter hanno mostrato che la melatonina è in grado di proteggere il DNA nucleico dai danni provocati da cancerogeni capaci di stimolare la produzione di radicali liberi. La melatonina è in grado di proteggere e sinergizzare l'azione del glutatione, antiossidante naturale presente nell'organismo.

Influenze sul sistema energetico e invecchiamento
L'invecchiamento non è un progressivo esaurirsi casuale delle singole cellule o dei singoli distretti dell'organismo ma è programmato. E' in realtà la perdita delle capacità dell'organismo di adattarsi all'ambiente. Vediamo come l'epifisi è capace di controllare la respirazione cellulare.
La ghiandola pineale attraverso il T.R.H. (Thyroid Releasing Hormone), l'ormone per il rilascio della tireotropina ipofisaria (T.S.H.), regola la produzione di ormoni tiroidei da parte della tiroide: principalmente tiroxina (tetraiodotironina o T4) ma anche liotironina (triiodotironina o T3). Questa secrezione, inversamente alla melatonina, aumenta di giorno provocando un innalzamento del metabolismo basale, e diminuisce di notte producendo un abbassamento del metabolismo basale. La regolazione del metabolismo basale, la termoregolazione, costituisce una parte importantissima delle capacità di adattamento all'ambiente in cui si vive: la perdita di tali capacità è tipica dell'invecchiamento. La regolazione è completata dalla melatonina che catalizza la trasformazione della tiroxina in liotironina, molto più energetica, in quanto capace di stimolare specificamente la lipolisi. Grazie a questa maggiore energia disponibile la catena respiratoria operante nei mitocondri può utilizzare al meglio l'ossigeno disponibile con formazione di ATP (adenosintrifosfato), composto altamente energetico utilizzabile poi dall'organismo per i vari processi biologici. Una carente secrezione tiroidea o anche semplicemente uno squilibrio fra T4 e T3 non fornisce più un'adeguata energia alla catena respiratoria che inizia così a produrre notevoli quantità di pirofosfato il quale, legandosi facilmente agli ioni calcio presenti, forma sali di calcio insolubili che precipitano formando depositi di calcio. Tale calcificazione conduce alla perdita della funzionalità mitocondriale ed è responsabile della calcificazione che avviene nella pineale, nel timo e in altri organi, con conseguente perdita di funzionalità. In tal modo la pineale perde sempre più il controllo del sistema neuroendocrino e immunitario, e l'assenza del messaggio epifisario indica all'organismo che può invecchiare, aprendo la porta alla differenziazione cellulare.