Melatonina é um metoxi-indole sintetizado e secretado principalmente pela glândula pineal à noite em condições normais de luz/escuridão. O ritmo endógeno de secreção é gerado pelos núcleos supraquiasmáticos e arrastado para o ciclo luz/escuro. A luz é capaz de suprimir ou sincronizar a produção de melatonina de acordo com a programação da luz. O ritmo nycthohemeral deste hormônio pode ser avaliado por medições repetidas de melatonina plasmática ou saliva ou de sulfatoximelatonina de urina, o principal metabolito hepático. A função fisiológica primária da melatonina, cuja secreção se ajusta à duração da noite, é transmitir informações relativas ao ciclo diário de luz e escuridão às estruturas corporais. Esta informação é utilizada para a organização das funções, que respondem às mudanças no fotoperíodo, como os ritmos sazonais. O ritmo sazonal das funções fisiológicas em humanos relacionadas com a possível alteração da mensagem melatonina permanece, no entanto, de evidência limitada em áreas temperadas sob condições de campo. Além disso, a secreção diária de melatonina, que é um sinal bioquímico muito robusto da noite, pode ser utilizada para a organização dos ritmos circadianos. Embora as funções desta hormona em humanos se baseiem principalmente em correlações entre observações clínicas e a secreção de melatonina, existem algumas evidências de que a melatonina estabiliza e reforça o acoplamento dos ritmos circadianos, especialmente da temperatura central e dos ritmos sono-vigília. A organização circadiana de outras funções fisiológicas depende também do sinal da melatonina, por exemplo, das defesas imunitárias, antioxidantes, hemostasia e regulação da glicose. A diferença entre os efeitos fisiológicos e farmacológicos da melatonina nem sempre é clara, mas baseia-se na consideração da dose e não da duração da mensagem hormonal. É admitido que uma dose “fisiológica” fornece níveis de melatonina plasmática na mesma ordem de magnitude de um pico noturno. Como o sistema regulador da secreção de melatonina é complexo, seguindo vias centrais e autonómicas, existem muitas situações fisiopatológicas onde a secreção de melatonina pode ser perturbada. A alteração resultante pode aumentar a predisposição para a doença, aumentar a gravidade dos sintomas ou modificar o curso e o resultado do distúrbio. Como os receptores de melatonina apresentam uma distribuição muito ampla no corpo, as supostas indicações terapêuticas deste composto são múltiplas. Grandes avanços neste campo poderiam ser alcançados desenvolvendo ensaios multicêntricos em uma grande série de pacientes, a fim de estabelecer a eficácia da melatonina e a ausência de toxicidade a longo prazo.