Lerner(1960)首次在松果體中分離出壹種激素，由於這種激素能夠使壹種產生黑色素(melanin)的細胞發亮，故取其字首Mela；同時由於它從5-羥色胺(serotonin)衍生而來，故取其後綴tonin，因此，這種松果體激素取名為Melatonin(褪黑激素)。褪黑激素在體內含量極小，以pg(1×10-12 g)水平存在。近年來，國內外對褪黑激素的生物學功能，尤其是作為膳食補充劑的保健功能進行了廣泛的研究，表明其具有促進睡眠、調節時差、抗衰老、調節免疫、抗腫瘤等多項生理功能。
1 褪黑激素的生物合成
褪黑激素的生物合成受光周期的制約。松果體在光神經的控制下，由色氨酸轉化成5-羥色氨酸，進壹步轉化成5-羥色胺，在N-乙酰基轉移酶的作用下，再轉化成N-乙酰基-5-羥色胺，最後合成褪黑激素，從而使體內的含量呈晝夜性的節律改變。夜間褪黑激素分泌量比白天多 5～10倍，清晨2：00到3：00達到峰值。Hakola等對夜班工人唾液中褪黑激素含量的研究結果，也證實了這種晝夜節律性變化。褪黑激素生物合成還與年齡有很大關系，它可由胎盤進入胎兒體內，也可經哺乳授予新生兒。因此，在剛出生的嬰兒體內也能檢出很少量的褪黑激素，直到三月齡時分泌量才增加，並呈現較明顯的晝夜節律現象，3～5歲幼兒的夜間褪黑激素分泌量最高，青春期分泌量略有下降，以後隨著年齡增大而逐漸下降，到青春期末反而低於幼兒期，到老年時晝夜節律漸趨平緩甚至消失。
2 褪黑激素對睡眠的影響
Holmes研究了褪黑激素的催眠作用和對神經化學的影響，大鼠給予10 mg/kg BW褪黑激素後，用EEG檢測入睡時間，與服藥前相比，縮短壹半，覺醒時間也明顯縮短，慢波睡眠、異相睡眠明顯延長而且容易喚醒；給予2.5 mg/kg BW，得到程度略低的、類似的催眠效果。任何劑量的褪黑激素都不會改變標準EEC模型和幹擾正常的睡眠規律。腹膜給予小鼠褪黑激素25 mg/kg BW的催眠作用與 100 mg/kg BW(腹膜)環己烯巴比妥(催眠藥)的作用相似。Dollins等(1994)用低劑量褪黑激素對20名年青健康誌願者進行催眠效果的研究，誌願者在上午11：45口服0.1～10 mg褪黑激素後，其血清濃度達到正常人夜晚平均濃度水平；0.1、0.3、1.0和10.0等各劑量組均使受試者口腔溫度下降、入睡時間明顯縮短、睡眠持續時間明顯延長、精力下降、疲勞感增加、情緒低下、對Wilkinson聽覺覺醒試驗反應正確率下降。Waldhauser等(1990)也對20名年輕健康誌願者進行口服80 mg褪黑激素催眠效果的研究。觀察到服藥1 h後血清藥物濃度達到峰值(平均為25 817 pg/mL)，顯著高於正常人血清濃度，睡前醒覺時間、入睡時間縮短，睡眠質量改善，睡眠中覺醒次數明顯減少，而且睡眠結構調整，淺睡階段縮短，深睡階段延長，次日早晨喚醒閾值下降。Irina等(1995)在18、20、21時給予誌願者口服0.3 mg和1.0 mg褪黑激素，能使入睡和進入睡眠第二階段時間縮短，但未影響REM(Rapid eye movements，快速眼動)期，表明褪黑激素有助於改善失眠癥。因此，褪黑激素作為壹種新型催眠藥物，其獨特的優點為：
(1)小劑量(0.1～0.3 mg)就有較為理想的催眠效果；
(2)是壹種內源性物質，通過對內分泌系統的調節而起作用，對機體來說並非異物，在體內有其自身的代謝途徑，不會造成藥物及其代謝物在體內蓄積；
(3)生物半衰期短，口服幾小時後即降至正常人的生理水平；
(4)毒性極小。
此外，褪黑激素還有較強的調節時差功能。
3 褪黑激素的抗衰老作用
機體內酶促反應和非酶促反應時可能產生自由基，自由基與衰老有著密切的聯系。正常機體內自由基的產生與消除處於動態平衡，壹旦這種平衡被打破，自由基便會引起生物大分子如脂質、蛋白質、核酸的損傷，導致細胞結構的破壞和機體的衰老。褪黑激素通過清除自由基，抗氧化和抑制脂質的過氧化反應保護細胞結構、防止DNA損傷、降低體內過氧化物的含量。Russel等人的研究發現，褪黑激素對黃樟素(壹種通過釋放自由基而損傷DNA的致癌物)引起DNA損傷的保護作用可達到99%，且呈劑量—反應關系。褪黑激素對外源性毒物(如百草枯)引起的過氧化以及產生的自由基所造成的組織損傷有明顯的拮抗作用。褪黑激素還能降低腦中LPO的含量，其作用在腦的不同區域如大腦皮層、小腦、海馬、下丘腦、紋狀體等處，基本上是相同的，且均呈劑量依賴關系。但不同品系大鼠如Sprague-Dawlay和Wistar大鼠對褪黑激素的敏感性不同。
4 褪黑激素的調節免疫作用
Maestron發現，功能性或藥物性抑制褪黑激素的生物合成，均可導致小鼠體液和細胞免疫效應受抑。褪黑激素能拮抗由精神因素(急性焦慮)所誘發的小鼠應激性免疫抑制效應，以及防止由感染因素(亞致死劑量腦心肌病毒)誘致急性應激而產生的癱瘓和死亡。晏建軍等研究了褪黑激素對H22肝癌小鼠免疫的調節作用，發現能提高荷瘤小鼠CD4+CD8+值，協同IL-2提高外周血淋巴細胞及嗜酸性粒細胞數量，增強脾細胞NK和LAK活性，促進IL-2的誘生；還研究了褪黑激素對H22肝癌小鼠巨噬細胞功能的調節作用，發現註射後巨噬細胞的殺傷活性及IL-1的誘生水平均明顯提高，表明對巨噬細胞的功能有選擇性調節作用。Kethleen等(1994)研究發現，褪黑激素具有活化人體單核細胞，誘導其細胞毒性及IL-1分泌的功能。
5 褪黑激素的抗腫瘤作用
Vijayalaxmi等(1995)體外研究發現，褪黑激素對137Cs的γ射線(150cGy)所造成的人體外周淋巴細胞染色體損傷有明顯的保護作用，且呈劑量—效應關系；對自由基產生的物理和化學致突變性和致癌性有拮抗作用。體外試驗表明，褪黑激素對自力黴素C引起的致突變性也有保護作用。褪黑激素能降低化學致癌物(黃樟素)誘發的DNA加成物的形成，防止DNA損傷。晏建軍等研究了褪黑激素對H22肝癌小鼠的抗腫瘤作用，發現能抑制荷瘤小鼠的腫瘤生長，延長其存活時間，與IL-2存在明顯的協同性。Danforth等分別測定了正常、乳腺癌和乳腺癌易患者3組婦女的24 h血漿褪黑激素水平，結果正常婦女有晝夜節律；乳腺癌患者的白晝節律與原發瘤的甾體受體量明顯相關。在雌激素(ER)或黃體酮(PR)受體陽性者晝至夜血漿褪黑激素均值顯著低於ER或PR陰性腫瘤病人，並與原發瘤中ER或PR受體量呈明顯負相關，表明褪黑激素與激素依賴性人乳腺癌有壹定相關性。褪黑激素通過骨髓T-細胞促進內源性粒性白細胞/巨噬細胞促進積聚因子的產生，可作為腫瘤的輔助治療。
6 褪黑激素的毒性
由於褪黑激素是壹種內源性物質，通過內分泌系統的調節而起作用，在體內有自己的代謝途徑。血液中的褪黑激素有70%～75%在肝臟代謝成6-羥基褪黑激素硫酸鹽形式後，經尿(80%)和糞 (20%)排出體外；另5%～7%轉化成6-羥基褪黑激素葡醣苷酸形式，不會造成代謝產物在體內蓄積；且其生物半衰期短，在口服7～8 h即降至正常人的生理水平，所以其毒性極小。Jack(1967)研究結果表明，褪黑激素可溶性劑量800 mg/kg BW不引起小鼠死亡。傅劍雲等(1997)對褪黑激素進行大鼠、小鼠的急性毒性試驗和致突變試驗，結果大、小鼠口服LD50均大於10 g/kg BW，Ames試驗、小鼠骨髓細胞微核試驗和小鼠精子畸形試驗均為陰性；3 000多人體服用試驗表明，每天服用多達幾克(為維持健康劑量的幾千倍)，長達壹個月，未見或者幾乎沒有毒性。
7 結語
國內外有關褪黑激素的保健功能涉及調節內分泌(抑制排卵)，對腦炎病毒感染有保護作用，並降低其感染後的死亡率，AIDS的治療和心血管的保護作用等。美國FDA(食品與藥品管理局)認為褪黑激素可作為普通的膳食補充劑。到目前為止，我國衛生部先後批準了20種(其中國產8種，進口12種)含有褪黑激素的產品作為“改善睡眠”保健食品。褪黑激素的調節免疫功能、抗腫瘤、抗衰老等方面的保健功能正顯示其強大的生命力，它作為壹種新型的保健食品有著巨大的潛力，有待進壹步的開發。