Glukose ist ein essentieller Nährstoff für jede Zelle, aber ihr metabolisches Schicksal hängt vom zellulären Phänotyp ab. Normalerweise wird das Produkt der zytosolischen Glykolyse, Pyruvat, in die Mitochondrien transportiert und durch den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex (PDC) irreversibel in Acetyl-Coenzym A umgewandelt.

In einigen pathologischen Zellen ist der Pyruvat-Transport in die Mitochondrien jedoch blockiert, da der PDC durch die Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase gehemmt wird. Dieser veränderte Stoffwechsel wird als aerobe Glykolyse (Warburg-Effekt) bezeichnet und ist in soliden Tumoren und anderen pathologischen Zellen häufig anzutreffen. Die Umstellung von der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung auf die aerobe Glykolyse verschafft kranken Zellen Vorteile durch die schnelle Produktion von ATP und die Aktivierung des Pentosephosphatweges (PPP), der die für den erhöhten Zellstoffwechsel benötigten Nukleotide liefert. Moleküle, sogenannte Glykolytika, hemmen die aerobe Glykolyse und wandeln die Zellen in einen gesünderen Phänotyp um. Glykolytika funktionieren oft durch Hemmung des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1_, was zu einer Enthemmung der PDC führt und die intramitochondriale Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-Coenzym A ermöglicht.

Melatonin ist ein Glykolytikum, das kranke Zellen in einen gesünderen Phänotyp umwandelt. Im Rahmen dieser Arbeit schlagen wir vor, dass die Funktion von Melatonin als Glykolytikum seine Wirkung bei der Hemmung einer Vielzahl von Krankheiten erklärt. Der gemeinsame Bezugspunkt ist also die Wirkung von Melatonin bei der Umschaltung des metabolischen Phänotyps von Zellen.