Melatonin ist ein vielfältig wirksames Molekül, das nicht nur von der Zirbeldrüse, sondern in geringen Mengen auch von vielen anderen Organen wie Retina, Gastrointestinaltrakt, Thymusdrüse, Knochenmark, Lymphozyten usw. synthetisiert wird.
Es spielt eine wichtige Rolle für verschiedene Funktionen des Organismus wie die Regulierung von Schlaf und zirkadianem Rhythmus, immunregulatorische Mechanismen, als Radikalfänger und als Antioxidans. Zudem besitzt es onkostatische Eigenschaften, steuert Fortpflanzungsfunktionen, reguliert die Stimmung usw. Melatonin hat sich auch als wirksam bei der Bekämpfung verschiedener bakterieller und viraler Infektionen erwiesen. So zeigte die Verabreichung Wirkung bei der Bekämpfung von Chlamydieninfektionen, Infektionen mit Mycobacterium tuberculosis sowie bei zahlreichen Virusinfektionen. Die molekularen Mechanismen der antimikrobiellen Wirkung von Melatonin sind vermutlich auf Effekte auf die Bildung freier Radikale, die direkte Regulation der bakteriellen Vermehrung, die Depletion intrazellulärer Substrate wie Eisen usw. zurückzuführen. Darüber hinaus zeigt Melatonin Wirkung bei Sepsis, wie in verschiedenen Tiermodellen in Fällen von septischem Schock nachgewiesen werden konnte. Man geht davon aus, dass die protektive Wirkung von Melatonin gegen Sepsis auf seine antioxidative, immunmodulierende und hemmende Wirkung gegen die Produktion und Aktivierung proinflammatorischer Mediatoren zurückzuführen ist.
Die Anwendung von Melatonin hat sich bei der Behandlung von Frühgeborenen mit schwerem Atemnotsyndrom und septischem Schock als vorteilhaft erwiesen. Neben seinen antimikrobiellen und antiviralen Eigenschaften besitzt Melatonin auch einen potenziellen therapeutischen Nutzen bei der Behandlung des septischen Schocks und des damit verbundenen Multiorganversagens bei schwerstkranken Patienten. Patente, die sich auf eine Anwendung von Melatonin zur Behandlung bakterieller Infektionen und bei klinischen Erkrankungen beziehen, finden ebenfalls Berücksichtigung.