La melatonina es una molécula versátil, sintetizada no sólo por la glándula pineal, sino también en pequeñas cantidades por muchos otros órganos como la retina, el tracto gastrointestinal, el timo, la médula ósea, los linfocitos, etc.

Desempeña un papel importante en diversas funciones del organismo, como la regulación del sueño y del ritmo circadiano, el mecanismo inmunorregulador, la eliminación de radicales libres, las funciones antioxidantes, las acciones oncostáticas, el control de las funciones reproductivas, la regulación del estado de ánimo, etc. También se ha descubierto que la melatonina es eficaz para combatir diversas infecciones bacterianas y víricas. Su administración ha demostrado ser eficaz en el control de infecciones por clamidia, infecciones inducidas por Mycobacterium tuberculosis y también en muchas infecciones víricas. Se ha sugerido que los mecanismos moleculares de las acciones antimicrobianas de la melatonina se deben a los efectos sobre la formación de radicales libres, la regulación directa de la duplicación de bacterias, el agotamiento de sustratos intracelulares como el hierro, etc. Además, es eficaz en la sepsis, como se ha demostrado en varios modelos animales de shock séptico. Se sugiere que la acción protectora de la melatonina contra la sepsis se debe a sus acciones antioxidantes, inmunomoduladoras e inhibidoras de la producción y activación de mediadores proinflamatorios.

El uso de la melatonina ha sido beneficioso en el tratamiento de bebés prematuros que sufren síndrome de dificultad respiratoria grave y shock séptico. Tiene un valor terapéutico potencial en el tratamiento del shock séptico y el fallo multiorgánico asociado en pacientes críticos, además de sus acciones antimicrobianas y antivirales. Se incluyen las patentes relacionadas con el uso de la melatonina para el tratamiento de infecciones bacterianas y su uso en trastornos clínicos.