Vergelijkend onderzoek heeft bij diverse aandoeningen aangetoond dat de melatoninespiegel lager is dan bij mensen die deze ziekten niet hebben. Het is niet bewezen dat een tekort aan melatonine de directe oorzaak is van deze aandoeningen. De relatie tussen een lage melatoninespiegel en het risico op het krijgen van deze aandoeningen is echter wel zo sterk dat een indirect verband aannemelijk is. Behalve de rol bij de slaap zijn ook andere effecten van melatonine in deze context van belang.
Melatonine is een krachtige antioxidant. Hierdoor beschermt melatonine tegen schadelijke effecten van straling en giftige stoffen uit de omgeving. Ook beschermt melatonine de chromosomen tijdens de celdeling tegen het ontstaan van fouten in het DNA en daardoor tegen het ontstaan van ziekten als kanker.
Melatonine activeert het immuunsysteem en de afweer tegen ziektekiemen als bacteriën en virussen. Het immuunsysteem is tijdens de slaap actiever dan overdag. Daarom is het goed om tijdens een infectieziekte zoveel mogelijk te slapen.
Melatonine speelt een rol bij ontwikkeling hersenen, zowel voor als na de geboorte. Ook beschermt het tegen de schadelijke gevolgen van zuurstoftekort tijdens de geboorte. Dit verklaart voor een deel dat zwangere vrouwen met een lage melatoninespiegel meer risico hebben op een kind met autisme of een verstandelijke beperking dan vrouwen met een normale of hoge melatoninespiegel.
Melatonine remt het verouderingsproces. Mensen die te weinig melatonine aanmaken lopen meer risico op ziekten die op latere leeftijd vaak voorkomen, zoals dementie, hart- en vaatproblemen, diabetes en parkinson.
