La melatonina es una molécula biológica que se encuentra en todos los vertebrados, insectos, cianobacterias y plantas y se deriva del aminoácido triptófano. La glándula pineal es un órgano pequeño del tamaño de un frijol ubicado en el medio del cerebro. Produce y procesa líquido cefalorraquídeo al igual que los riñones actúan como un filtro para el resto del cuerpo. La glándula pineal produce mucha melatonina durante la noche. La exposición a la luz controla la secreción de melatonina y la puesta del sol (falta de luz) aumenta los niveles de melatonina durante la noche. Cuando la luz (especialmente la azul) entra en los ojos por la mañana, desencadena la descomposición de la melatonina y detiene la producción pineal por el resto del día. Esto es lo que establece su ritmo circadiano: la melatonina de la glándula pineal, que aumenta al atardecer y disminuye al amanecer. A medida que los niveles de luz caen al atardecer, la glándula pineal produce melatonina y la libera tanto en el líquido cefalorraquídeo como en el torrente sanguíneo del cerebro. El líquido cefalorraquídeo llena los espacios o ventrículos que rodean varias áreas del cerebro. Para que la melatonina tenga un efecto de señalización en las células, necesita un receptor disponible en la membrana celular. Hay dos tipos de receptores de melatonina, comúnmente denominados en investigación como MT1 y MT2. La mayor densidad de receptores de melatonina (MT1) se encuentra en el núcleo supraquiasmático, o SCN, ubicado en el hipotálamo en el cerebro. Esta alta densidad de receptores de melatonina permite que su reloj circadiano maestro reciba señales diurnas (deficiencia de melatonina) y nocturnas (elevación de melatonina debido a la deficiencia de luz). La melatonina que circula en el torrente sanguíneo es absorbida rápidamente por las células. Las células lo utilizan como antioxidante en momentos de estrés oxidativo severo. La melatonina también se puede transportar a la mitocondria o, de hecho, se puede producir en la mitocondria (el centro neurálgico de la célula). La melatonina actúa como un poderoso antioxidante para combatir los abundantes radicales libres generados en la mitocondria.
