Melatonine (N-acetyl-5-methoxy-tryptamine) is een hormoon dat voornamelijk door de pijnappelklier of epifyse wordt afgescheiden en ook, maar in veel kleinere hoeveelheden, door het netvlies wordt geproduceerd. Het belangrijkste enzym bij deze synthese is N-acetyltransferase (NAT), waarvan de activiteit hoog is tijdens de donkere fase, hetgeen de hoge nachtelijke secretie van het hormoon verklaart. Het circadiane ritme van melatonine wordt gegenereerd in de suprachiasmatische kernen, de biologische klok van ons lichaam. Deze klok zelf werkt ritmisch en wordt aangestuurd door omgevingssynchronisatoren. Afhankelijk van het tijdstip van blootstelling heeft licht twee effecten op de melatonineafscheiding: ofwel onderdrukt het de afscheiding van het hormoon volledig, ofwel verschuift het de piekafscheiding (of fase) volgens een zogenaamde fase-responscurve, omdat blootstelling aan licht ’s morgens de fase vervroegt, terwijl het ’s avonds de fase van het ritme vertraagt. Melatonine heeft de tegenovergestelde eigenschappen. Melatonine is dus een omvormer van het lichtsignaal die het lichaam een indicatie geeft van de lengte van de dag en de nacht. Exogene melatonine maakt ook de synchronisatie van bepaalde circadiane ritmen mogelijk, zoals de lichaamstemperatuur. Omwille van zijn farmacologische eigenschappen richt het huidige onderzoek zich op de eigenschappen van melatonine (en licht) als hersynchronisatiemiddel in verschillende desynchronisatiesituaties zoals veroudering, ploegenarbeid, nachtarbeid, slaapsyndromen met fasevoor- of vertraging, jetlag, … Bovendien suggereren de sterke antioxiderende (superieur aan vitamine E) en oncostatische eigenschappen van het hormoon een rol in gevallen waarin de afscheiding ervan wordt geblokkeerd, met name door licht, zoals bij mensen die uitsluitend ’s nachts werken (en dus gedurende lange tijd aan licht zijn blootgesteld) bij wie het relatieve risico op borstkanker in drie recente epidemiologische studies significant hoger bleek te zijn (RR tussen 1,1 en 1,6 met p. < 0,05). Verdere studies zijn echter nodig om deze resultaten te valideren.