La melatonina es un metoxiindol sintetizado y secretado principalmente por la glándula pineal durante la noche en condiciones normales de luz y oscuridad. El ritmo endógeno de secreción es generado por los núcleos supraquiasmáticos y se ajusta al ciclo luz/oscuridad. La luz es capaz de suprimir o sincronizar la producción de melatonina según el horario de luz. El ritmo nitrogenado de esta hormona puede evaluarse mediante la medición repetida de la melatonina en plasma o saliva o de la sulfatoximelatonina en orina, el principal metabolito hepático. La principal función fisiológica de la melatonina, cuya secreción se ajusta a la duración de la noche, es transmitir a las estructuras corporales la información relativa al ciclo diario de luz y oscuridad. Esta información se utiliza para la organización de las funciones, que responden a los cambios del fotoperiodo, como los ritmos estacionales. La ritmicidad estacional de las funciones fisiológicas en los seres humanos relacionada con la posible alteración del mensaje de la melatonina sigue siendo, sin embargo, de limitada evidencia en las zonas templadas en condiciones de campo. Además, la secreción diaria de melatonina, que es una señal bioquímica muy robusta de la noche, puede utilizarse para la organización de los ritmos circadianos. Aunque las funciones de esta hormona en los seres humanos se basan principalmente en las correlaciones entre las observaciones clínicas y la secreción de melatonina, hay algunas pruebas de que la melatonina estabiliza y refuerza el acoplamiento de los ritmos circadianos, especialmente de la temperatura central y los ritmos de sueño y vigilia. La organización circadiana de otras funciones fisiológicas depende también de la señal de la melatonina, por ejemplo las defensas inmunitarias y antioxidantes, la hemostasia y la regulación de la glucosa. La diferencia entre los efectos fisiológicos y farmacológicos de la melatonina no siempre está clara, pero se basa en la consideración de la dosis y no de la duración del mensaje hormonal. Se admite que una dosis «fisiológica» proporciona niveles plasmáticos de melatonina del mismo orden de magnitud que un pico nocturno. Dado que el sistema de regulación de la secreción de melatonina es complejo, siguiendo vías centrales y autonómicas, existen muchas situaciones fisiopatológicas en las que la secreción de melatonina puede verse alterada. La alteración resultante podría aumentar la predisposición a la enfermedad, aumentar la gravedad de los síntomas o modificar el curso y el resultado del trastorno. Dado que los receptores de melatonina presentan una distribución muy amplia en el organismo, las indicaciones terapéuticas putativas de este compuesto son múltiples. Podrían lograrse grandes avances en este campo mediante el desarrollo de ensayos multicéntricos en una gran serie de pacientes, con el fin de establecer la eficacia de la melatonina y la ausencia de toxicidad a largo plazo.