メラトニンは脳の中心部に位置する松果体から分泌される神経ホルモンです。このホルモンの分泌は光によって強く影響を受けており、昼間は極めて微量しか分泌されませんが、夜間になると分泌量が急激に増加します。特に夜の暗闇に反応して分泌が促進され、朝になると光の刺激により分泌が抑制されるという特徴があります。
メラトニンの24時間周期での分泌パターンは、私たちの体内時計（サーカディアンリズム）を調節する重要な役割を担っています。このリズミカルな分泌により、私たちの身体は「今は夜だから睡眠の準備をする時間」と認識できるのです。
メラトニン分泌の特徴として注目すべきは、その分泌量が年齢とともに減少することです。幼少期には比較的多く分泌されていますが、加齢とともに分泌量は徐々に低下していきます。このことが、高齢者に不眠症が多い一因となっている可能性があります。
また、現代社会において問題となっているのが、夜間の人工光によるメラトニン分泌の抑制です。特にブルーライトを発するスマートフォンやパソコンの画面は、メラトニン分泌を著しく低下させることが知られています。このため、就寝前のデジタル機器の使用を控えることが、良質な睡眠のために推奨されています。
メラトニンには強い睡眠促進作用があります。特に注目すべきは「入眠」を促進する効果です。体外からメラトニンを投与すると、眠気が強くなることが知られていますが、その効果は主に「寝つきをよくする」という点に限定されます。深い眠りやレム睡眠に対しては大きな影響を与えないという特性があります。
不眠症に対するメラトニンの効果については、入眠障害を若干改善するという報告がありますが、その効果は限定的と考えられています。米国睡眠医学会や米国内科学会の診療ガイドラインでも、慢性不眠症に対するメラトニンサプリメントの使用を強く推奨するほどのエビデンスはないとされています。
不眠症の初期治療としては、メラトニンよりも不眠症の認知行動療法（CBT-I）が強く推奨されています。しかし、概日リズム睡眠障害（時差ボケや交代勤務障害など）については、メラトニンが効果を発揮する可能性が示唆されています。
日本では医療用メラトニン製剤として「メラトベル」が発売されていますが、これは一般の不眠症ではなく、自閉症スペクトラム症に伴う睡眠障害に対して適応が認められています。海外では一般的なサプリメントとして広く利用されていますが、国内では医薬品として規制されている点は注意が必要です。
メラトニンの生理作用は、細胞膜上に存在するメラトニン受容体を介して発揮されます。メラトニン受容体には主にMT1とMT2の2種類があり、これらの受容体を介して様々な生理作用が調節されています。
2021年8月には、睡眠薬ラメルテオンとGiタンパク質三量体が結合したメラトニン受容体MT1のシグナル伝達複合体の立体構造が解明されました。この研究成果は、メラトニン受容体を標的とした新たな薬剤開発につながる可能性があります。
メラトニン受容体作動薬は、メラトニンと同様の効果を発揮する合成薬剤です。日本で承認されているメラトニン受容体作動薬にはラメルテオン（商品名：ロゼレム）があり、不眠症治療に用いられています。また、自閉症スペクトラム症における睡眠障害治療薬として、メラトベル（一般名：メラトニン）も承認されています。
メラトニン受容体の血管に対する作用も興味深いポイントです。MT1受容体は血管収縮作用を、MT2受容体は血管拡張作用を有しています。メラトニン製剤の副作用として報告される頭痛は、この血管作用と関連している可能性があります。MT1よりもMT2の作用が強くなると血管拡張が生じ、三叉神経が刺激されて頭痛として感じられることがあります。
近年、メラトニンの抗酸化作用と神経保護効果が注目を集めています。特に2025年に発表された研究では、メラトニンのナノ粒子製剤がパーキンソン病治療に有望であることが示されました。
パーキンソン病は脳内のタンパク質「シヌクレイン」の凝集によってドーパミン産生神経細胞が死滅する神経疾患です。パーキンソン病関連遺伝子は、機能不全に陥ったミトコンドリアを除去する「マイトファジー」と呼ばれる品質管理メカニズムを制御しています。
インド科学技術省の研究チームは、ヒト血清アルブミンのナノ製剤を用いてメラトニンを脳に送り込む実験を行いました。その結果、ナノ製剤化されたメラトニンが抗酸化作用と神経保護作用を強化することが明らかになりました。この研究では、不健康なミトコンドリアを除去するマイトファジーの改善だけでなく、パーキンソン病モデルにおける農薬（ロテノン）誘発毒性を打ち消すためのミトコンドリア生合成も改善することが確認されました。
メラトニンの神経保護効果は、その強力な抗酸化作用に起因すると考えられています。酸化ストレスは多くの神経疾患の病態に関わっており、メラトニンの抗酸化作用が神経変性疾患の進行を遅らせる可能性が期待されています。
また、メラトニンは脳内の炎症を抑制する作用も持ち合わせており、神経炎症を軽減することで神経保護効果を発揮する可能性も指摘されています。これらの知見から、メラトニンはアルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの他の神経変性疾患にも応用できる可能性が示唆されています。
メラトニンの臨床応用は多岐にわたります。不眠症以外にも、時差ボケ（ジェットラグ）や交代勤務障害、手術前後の不安軽減など、様々な状況での有用性が検討されています。
時差ボケに関しては、メラトニンが体内時計を調整する効果が期待されています。特に東向きの旅行（日本からアメリカへの移動など）後の時差ボケに効果的とされていますが、個人差があることを認識しておく必要があります。
交代勤務者の睡眠については、メラトニン使用により日中の睡眠時間が約24分長くなる可能性が示唆されていますが、エビデンスの質は低いとされています。また、入眠に必要な時間など睡眠の他の側面については変化がない可能性も指摘されています。
手術前後の不安に関しては、2015年のレビューによると、メラトニンサプリメントは手術前の不安軽減においてプラセボよりも優れており、標準治療（抗不安薬ミダゾラム）と同等の効果を示す可能性があることが報告されています。
メラトニンの副作用としては、頭痛、めまい、悪心、眠気などが報告されています。特に「メラトベル」では、傾眠（4.2%）、頭痛（2.6%）、胃腸障害（1.3%）、肝機能異常（1.0%）などの副作用が承認時に報告されています。
注目すべきは、メラトニンは生理的な物質と同じ構造を持つため、依存性が極めて少ないという特徴があります。これは、従来の睡眠薬と比較して大きなメリットと言えるでしょう。
一方で、メラトニンの長期使用による潜在的な副作用については十分な研究がなされていないため、長期的な安全性については慎重な評価が必要です。また、メラトニンは様々な薬剤と相互作用する可能性があるため、他の薬剤を使用中の患者への投与には注意が必要です。
メラトニンは季節性情動障害（SAD）にも密接に関連しています。SADは秋から冬にかけて発症し、春になると改善するうつ病の一種です。日照時間の短縮がメラトニンの分泌パターンに影響を与え、これが季節性情動障害の病態に関与していると考えられています。
冬季うつ病とも呼ばれるSADでは、日照時間の減少によりメラトニンの分泌時間が延長し、日中の活動時間帯にまで高レベルのメラトニンが持続することが問題となります。このメラトニン分泌の異常が、気分の低下や活動性の減少につながると考えられています。
SADの治療には、通常の抗うつ薬治療に加えて光療法が効果的です。朝の光療法により、延長したメラトニン分泌を抑制し、正常な概日リズムを回復させることができます。特に朝の光照射は、メラトニン分泌のタイミングを調整し、概日リズムを適切に前進させる効果があります。
近年の研究では、メラトニン受容体拮抗薬の開発も進められており、これらがSADの新たな治療選択肢となる可能性も示唆されています。メラトニン受容体拮抗薬は、過剰なメラトニン作用をブロックすることで、気分の改善や活動性の向上をもたらすことが期待されています。
一方で、光療法とメラトニン療法を組み合わせた時間療法（クロノセラピー）も注目されています。夜にメラトニンを適切なタイミングで投与し、朝に光療法を行うことで、より効果的に概日リズムを調整できる可能性があります。
季節性情動障害の予防においても、日照時間の減少する秋口からのメラトニン管理が重要とされています。特に過去にSADの既往がある患者では、季節の変わり目に合わせた予防的介入が再発防止に有効である可能性が示唆されています。
国立精神・神経医療研究センターの睡眠障害に関する情報（メラトニンと概日リズム睡眠障害の関連について詳しく解説されています）