La radioterapia es uno de los tratamientos de elección en muchos tipos de cáncer. Los tratamientos adyuvantes a la radioterapia intentan, por un lado, potenciar la respuesta de las células tumorales a la radiación y, por otro, reducir los efectos secundarios en las células normales.

Los radiosensibilizadores son agentes que aumentan el efecto de la radiación en las células tumorales intentando no aumentar los efectos secundarios en los tejidos normales. La melatonina es una hormona producida principalmente por la glándula pineal que tiene un papel importante en la regulación del crecimiento del cáncer, especialmente en los tumores mamarios hormono-dependientes. Diferentes estudios han demostrado que la melatonina administrada con radioterapia es capaz de potenciar sus efectos terapéuticos y puede proteger a las células normales contra los efectos secundarios de este tratamiento.

Varios mecanismos están implicados en la radiosensibilización inducida por la melatonina: aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno, modulación de las proteínas implicadas en la biosíntesis de estrógenos, impedimento de las células tumorales para reparar el ADN, modulación de la angiogénesis, abolición de la inflamación, inducción de la apoptosis, estimulación de la diferenciación de los preadipocitos y modulación del metabolismo.

Por el momento, existen muy pocos ensayos clínicos que estudien la utilidad terapéutica de asociar melatonina y radioterapia en humanos. Todos los hallazgos apuntan a que la melatonina es una molécula coadyuvante eficaz de la radioterapia en el tratamiento del cáncer.