La melatonina (N-acetil-5-metossi-triptamina) è un ormone secreto principalmente dalla ghiandola pineale o epifisi e prodotto anche, ma in quantità molto minore, dalla retina. L’enzima chiave in questa sintesi è la N-acetiltransferasi (NAT), la cui attività è elevata durante la fase oscura, il che spiega l’elevata secrezione notturna dell’ormone. Il ritmo circadiano della melatonina è generato nei nuclei soprachiasmatici, l’orologio biologico del nostro corpo. Questo stesso orologio funziona ritmicamente ed è guidato da sincronizzatori ambientali. A seconda dell’ora di esposizione, la luce ha due effetti sulla secrezione di melatonina: o sopprime completamente la secrezione dell’ormone, o sposta il picco di secrezione (o fase) secondo una cosiddetta curva di risposta di fase perché l’esposizione alla luce al mattino fa avanzare la fase, mentre la sera ritarda la fase del ritmo. La melatonina ha le proprietà opposte. La melatonina è quindi un trasduttore del segnale luminoso che dà al corpo un’indicazione della durata del giorno e della notte. La melatonina esogena permette anche la sincronizzazione di certi ritmi circadiani come la temperatura corporea. A causa delle sue proprietà farmacologiche, la ricerca attuale si concentra sulle proprietà della melatonina (e della luce) come agente di risincronizzazione in diverse situazioni di desincronizzazione come l’invecchiamento, il lavoro a turni, il lavoro notturno, le sindromi del sonno con anticipo o ritardo di fase, il jet lag, ecc. Inoltre, le forti proprietà antiossidanti (superiori alla vitamina E) e oncostatiche dell’ormone suggeriscono un ruolo nei casi in cui la sua secrezione è bloccata, in particolare dalla luce, come nelle persone che lavorano esclusivamente di notte (e quindi esposte alla luce) e per un lungo periodo di tempo per le quali il rischio relativo di cancro al seno è risultato significativamente più alto (RR tra 1,1 e 1,6 con p. < 0,05) in tre studi epidemiologici recenti. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per convalidare questi risultati.