การกระทำของ เมลาโทนิ ในระดับเซลล์เกิดขึ้นจากวงจรการกำกับดูแลที่แตกต่างกันสองวงจรซึ่งสองอย่างนี้มีความสำคัญยิ่ง สิ่งเหล่านี้คือโปรตีน G ควบคู่ไปด้วย เมลาโทนิ ตัวรับ 1 (MT1) และตัวรับเมลาโทนิน 2 (MT2) ซึ่งเป็น G โปรตีนควบคู่ไปด้วย
MT1 มีผลต่อการสืบพันธุ์ (การสืบพันธุ์) การเผาผลาญ (เมตาบอลิซึม) และการหดตัวของหลอดเลือด (vasoconstriction) จำเป็นต้องใช้ MT2 สำหรับการส่งสัญญาณ circadian เช่นเดียวกับเรตินา ("ผลกระทบต่อเรตินา") โดปามีน การปลดปล่อยและขยายหลอดเลือด (การขยายหลอดเลือด) นอกจากนี้การเปิดใช้งานตัวรับ MT1 และ MT2 โดย เมลาโทนิ อิทธิพลเชิงบวก สารต้านอนุมูลอิสระ ศักยภาพเช่นเดียวกับการตายของเซลล์ (การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้) กล่าวคือเมลาโทนินมี สารต้านอนุมูลอิสระ มีผลในระดับเซลล์และป้องกันเซลล์
นอกจากนี้ยังมี สารต้านอนุมูลอิสระ ผลของเมลาโทนินยังมีผลต่อภูมิคุ้มกัน ในอีกด้านหนึ่งฮอร์โมนจะทำหน้าที่เป็นตัวกำจัดอนุมูลอิสระและในทางกลับกันก็คือจำนวนของสารต้านอนุมูลอิสระ เอนไซม์ เพิ่มขึ้น
เมลาโทนิมีผลต่อจังหวะการเต้นของหัวใจและส่งข้อมูลเกี่ยวกับจังหวะกลางวันและกลางคืนในร่างกาย มีผลส่งเสริมการนอนหลับและช่วยลดอุณหภูมิของร่างกายในเวลากลางคืนในการศึกษาต่างๆพบว่าการรับประทานเมลาโทนินในช่องปากช่วยเพิ่มพารามิเตอร์การนอนหลับที่หลากหลาย ในการวิเคราะห์อภิมานด้วย 19 ได้รับยาหลอก- การศึกษาการแทรกแซงที่ควบคุมได้ซึ่งรวมถึง 1,683 คนด้วย นอนหลับผิดปกติมีการตรวจสอบผลของเมลาโทนิน 2 ถึง 5 มก. ภายใน 7 ถึง 28 วันระยะเวลาเริ่มต้นของการนอนหลับจะสั้นลงและคุณภาพการนอนหลับและระยะเวลาเพิ่มขึ้น ในการวิเคราะห์อภิมานอื่นกับการศึกษา 13 ชิ้นพบว่าเมลาโทนินมีผลดีต่อคุณภาพการนอนหลับในขั้นต้น โรคนอนไม่หลับ, กลุ่มอาการของการนอนหลับล่าช้า, ความผิดปกติของการหลับไม่ตื่นตลอด 24 ชั่วโมงในผู้ที่ตาบอดและความผิดปกติของพฤติกรรมการนอนหลับ REM ในการศึกษาการแทรกแซงของผู้ที่นอนหลับไม่สนิทที่อายุมากกว่า 50 ปีก ปริมาณ เมลาโทนินเพียง 0.3 มก. ต่อวันคุณภาพการนอนหลับที่ดีขึ้นและระดับเมลาโทนินในพลาสมาอยู่ในระดับปกติ เนื่องจากผู้สูงอายุมีอาการนอนไม่หลับเนื่องจากการขาดเมลาโทนินจึงพบในการศึกษาของ Wade et al เมลาโทนินนั้นมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในประชากรกลุ่มย่อยนี้ ในช่วงเวลาอย่างน้อย 3 สัปดาห์ผู้ป่วยอายุ 18 ถึง 80 ปีได้รับเมลาโทนิน 2 มก. มีการปรับปรุงคุณภาพการนอนหลับในกลุ่มผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า (55 ปีขึ้นไป) เมลาโทนินแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับอายุในการศึกษาเหล่านี้โดยไม่ขึ้นกับระดับเมลาโทนินพื้นฐาน (6-SMT วัดในปัสสาวะ)
หมายเหตุ: การดูดซึม ของเมลาโทนินต่ำมากเนื่องจากเมลาโทนินอยู่ในระดับสูง การเผาผลาญครั้งแรก ใน ตับ. ครึ่งชีวิตของพลาสมาอยู่ที่ประมาณ 30 นาทีเท่านั้น ดังนั้นเมลาโทนินจึงดูเหมือนมีหน้าที่ของชีพจรสั้น ๆ ในความหมายของไซเตจเบอร์
