I recettori della melatonina possono essere suddivisi in diverse categorie. La prima differenziazione è tra i recettori di melatonina 1 e 2 (ML1 ed ML2), ognuno dei quali ha la propria specifica collocazione ed in parte anche la propria specifica funzione. Entrambi sono membrane sulla parte esterna delle quali la melatonina è in grado di depositarsi. Nel momento in cui si verifica questo tipo di legame, vengono innescati una serie di processi all’interno delle cellule, per mezzo di particolari Proteine G, con conseguenti effetti della melatonina sulla cellula. Vi è inoltre una terza categoria di recettori non depositati sulla membrana delle cellule, bensì posizionati al suo interno. Questa categoria di recettori, tuttavia, si trova solo in determinate specie animali e non gioca un ruolo significativo per gli esseri umani.

I recettori della melatonina 1 e 2 di cui abbiamo parlato sopra si trovano nella struttura di particolari cellule presenti in numerosi organi. L’informazione temporale, che si basa sulla concentrazione oscillante (altalenante) della melatonina, viene trasmessa ai tessuti e a tutto l’organismo.

La densità maggiore di recettori della melatonina si trova in determinate aree del cervello. È interessante notare che in ogni specie la distribuzione dei recettori della melatonina è molto diversa. Per esempio, nei roditori e nei mammiferi i recettori si trovano principalmente nelle aree che controllano l’orologio biologico e le funzioni delle gonadi (organi necessari per la produzione degli ormoni sessuali ai fini della riproduzione), mentre negli esseri umani, oltre che dentro l’orologio biologico che ne contiene la maggior parte, i recettori si trovano nel cervelletto e nella corteccia cerebrale, ma non nelle aree che controllano le funzioni delle gonadi. Questo conferma che la funzione della melatonina è cambiata nel corso dell’evoluzione e che non tutti i risultati raccolti da esemplari di specie animale non possono essere tenuti in considerazione per gli esseri umani in modo inequivocabile.

Oltre ai recettori presenti nel cervello, sono stati scoperti molti altri siti di legame dentro ad organi periferici, quali il pancreas, il fegato, gli occhi, l’epidermide, alcuni vasi sanguigni, il tratto intestinale e parti delle gonadi. La funzione esatta di questi recettori è ancora oggetto di approfondite ricerche. Quel che è certo è che questi siti di legame contribuiscono a connettere il ritmo giorno/notte con specifiche funzionalità organiche. D’altra parte, si suppone anche che la melatonina abbia l’ulteriore funzione, per dirla con parole povere, di “regolare” e “sincronizzare” l’interazione tra i diversi organi.

Oltre alla funzione di trasmettitore di recettori, come sopra descritto, la melatonina possiede anche un potere antiossidante. In questo caso non richiede siti di legame specifici, ma agisce piuttosto come un potente spazzino dei radicali liberi. In questo caso i risultati degli esperimenti sugli animali possono essere direttamente trasferiti sugli esseri umani, in quanto tale funzione è unicamente il risultato della struttura molecolare della melatonina: avendo accesso ogni cellula, la melatonina può proteggere tutti gli organi non appena vi si è introdotta. Considerato che questo ormone viene prodotto principalmente di notte e che può facilmente penetrare la barriera ematoencefalica, il suo ruolo durante il sonno nelle ore notturne si può definire preventivo contro i disturbi ossidativi sia all’interno delle cellule nervose cerebrali che in altri organi. Questo ci aiuta anche a capire i numerosi effetti positivi della melatonina che non sono direttamente collegati alla sua interazione con determinati recettori, ma sono forti della sua capacità antiossidante, sia nell’organismo dell’uomo che dell’animale.