褪黑素是由松果体产生和分泌的一种含色氨酸激素，视网膜和肠道也有少量合成。在松果体内色氨酸首先被羟基化和脱羧而后生成5-HT，然后经过乙酰和甲基化生成褪黑素，这一合成过程的限速酶是儿茶酚氨N-乙酰转移酶。来自经交感神经节的肾上腺素能纤维支配松果体并调控褪黑素的合成与分泌。β-受体兴奋刺激腺体的激素合成，而α-受体激活促进其分泌，α1受体兴奋亦有促分泌作用。褪黑素对自身分泌无反馈性调节作用。环境因素对褪黑素分泌的影响主要来自于光线。视神经发出纤维通过视网膜-下丘脑束与视上交叉核（SCN）建立联系。光线通过两个途径抑制褪黑素的合成及分泌：一是通过来自SCN冲动对颈上交感神经节发挥反馈性抑制作用；二是光刺激可抑制颈交感神经节对松果体的正性调节功能。而黑暗环境下解除上述抑制，导致褪黑素合成、分泌增加。因此，光照和黑暗能够调节松果体的分泌功能。这种调节作用十分敏感，夜间只要光照几分钟，褪黑素的分泌即被抑制。
褪黑素的功能与睡眠节律及体温调节有一定关系，白天体内褪黑素水平下降并伴有体温上升，而夜晚体温下降和褪黑素增高均与睡眠-觉醒有联系。因此，理论上讲褪黑素有利于睡眠。但实验室研究与实际观察结果尚存在着争议。Attenburrow通过对20例睡眠紊乱患者与正常对照研究后发现，失眠组患者的褪黑素水平明显低于正常组（45vs60pg/ml）。然而，Lushington对52名老年失眠症的尿液褪黑素代谢产物6-甲硫褪黑素的测试结果显示，失眠患者与正常对照组的褪黑素水平比较没有差别。而Mishima对老年痴呆患者的研究发现，褪黑素降低与睡眠节律紊乱严重程度相关联。
虽然有些研究显示褪黑素能使入睡时间有所缩短，但对总睡眠时间、白天嗜睡及疲乏感却无改善。近几年，有关该产品对治疗失眠的观察报道主要有以下几方面：
1、在老年失眠患者连续服用褪黑素3周（每晚2mg）的观察发现，服药后睡眠效率有所改善，而对入睡时间和睡眠总时间没有影响。
2、小规模临床研究发现，褪黑素对安定类药物的撤药过程有一定帮助。盲人服用褪黑素有助于调整其睡眠方式。
3、对倒时差的治疗。多数研究显示，远途旅行超过5个时区以上时，在目的地，晚10点至半夜之间服用褪黑素能明显减轻时差反应，而且服用剂量0.5mg和5mg的效果没有区别。据报道，5mg能够更快的诱导入睡，当一次用量超过5mg时疗效不会增加。但也有报道褪黑素对失眠无改善作用。
4、1999年的一项研究进一步证实，褪黑素可能对苯二氮桌类药的撤药过程有一定帮助，使撤药过程中能保持较好的睡眠质量。
5、2001年的一项研究认为，褪黑素对睡眠时相延迟综合征可能有一定帮助。
由于目前对褪黑素治疗失眠症尚缺乏大样本、统一标准的临床研究，观察结果不尽一致。褪黑素作为激素替代产品，一次服用0.3mg可完全达到生理作用浓度，尽管在治疗盲人失眠症的研究中采用3-5mg剂量，但过量使用会适得其反。主要不良反应包括：认知功能损害、白天疲乏、严重头痛、梦魇，可在儿童脑功能异常的基础上可诱发癫痫。尤其是褪黑素在结构上与L-色氨酸类似，L-色氨酸曾作为天然化合物治疗失眠症，两者混合使用可能出现严重不良反应。而与其它药物的配伍禁忌尚未完全了解，该产品长期使用对身体其它器官功能的影响尚不清楚。在这个意义上讲，失眠患者须在专业医师指导下服用褪黑素，切忌滥用。
