Nel 1991 Ianas e colleghi²² hanno dimostrato che la melatonina ha una azione antiossidante dose-dipendente. La sua azione antiossidante è stata valutata usando un sistema a generazione di chemio-luminescenza costituito da luminolo, H₂O₂ e Tris-HCl, esposto alla luce. Usando questo metodo indiretto per mettere in evidenza radicali liberi, Ianas ha riportato che il triptofano, un accettore di radicali liberi, ha una azione antiossidante simile a quella della melatonina.

In altri studi membrane di sarcolemma cardiaco di ratto furono incubate con varie concentrazioni di melatonina¹⁵. L’attività [Ca²⁺-Mg²⁺] ATPasica mostrava un incremento concentrazione-dipendente.

Poiché l’attività di questo enzima viene soppressa in ambiente ricco di radicali liberi, si concluse che la melatonina probabilmente agisce da spazzino dei radicali liberi nella preparazione di sarcolemma. Di conseguenza l’attività [Ca²⁺-Mg²⁺]ATPasica aumenta passivamente.

Usando la fotolisi di H₂O₂ e l’intrappolamento di · OH con 5,5-dimetilpirrolina N-ossido (DMPO), Tan e colleghi²³ compararono l’attività del mannitolo, del GSH e della melatonina nel ridurre la formazione di addotto DMPO-· OH. La melatonina risultava essere più efficiente degli altri due antiossidanti.

Un altro passo avanti in questi studi fu fatto quando fu comparata la capacità della melatonina ad eliminare radicali · OH con quella degli analoghi N-acetilserotonina (NAS) e 5-metossitriptamina (5-HT).

La melatonina apparve essere la più efficiente di questi tre indoli pineali. Mentre la 5HT aveva una qualche capacità, se pur piccola, la NAS era del tutto inefficiente. Sulla base di questi studi preliminari sulle relazioni struttura attività, Tan e colleghi suggerirono che il gruppo metile in posizione C5 del nucleo indolico è di fondamentale importanza nella melatonina per il suo ruolo di spazzino di radicali, ed il gruppo acetile svolge una azione sinergica.

La conclusione di queste scoperte fu che la melatonina, molecola ad alta risonanza, è il più potente spazzino di radicali · OH non enzimatico scoperto fino ad ora.

La capacità antiossidante della melatonina, della vitamina C e del glutatione (GSH), nella reazione con radicali perossilici idrofili è stata comparata a quella dell’analogo idrofilo della vitamina E (trolox), in un saggio che usava b -phycoerythrin (b -PE) come indicatore fluorescente e 2-2’-azo-bis(2amidinopropano) diidrocloruro (AAPH) come generatore di radicali perossilici²⁴. b -PE perde la sua fluorescenza quando è ossidata dai radicali perossilici derivati da AAPH.

La capacità antiradicalica della melatonina, indicata dalla diminuita perdita di fluorescenza di b -PE, era circa due volte maggiore del trolox e della vitamina C e circa tre volte quella del GSH. La capacità di spegnimento di radicali perossilici relativamente al Trolox, vitamina C, GSH e melatonina alla concentrazione finale di 1m M è stata calcolata in 1 : 1.12 : 0.68 : 2.04.

Recentemente sono state anche studiate le interazioni di melatonina, e di indoli strutturalmente correlati, con altri antiossidanti quali ascorbato, glutatione e trolox, in sistemi chimici puri²⁵. In tali sistemi veniva inibita la formazione del catione radicalico dell’ABTS (2,2’-azino-bis-3-etilbenzen-tiazolin-6-acido solfonico). I composti antiossidanti indolici e fenolici o tiolici agivano sinergicamente inibendo la formazione del radicale ABTS⁺. In condizioni biologiche composti indolici che donano elettroni come la melatonina e antiossidanti chain-breaking come l’ascorbato potrebbero agire in concerto per fornire una potente protezione antiossidante.

La melatonina può anche indirettamente agire da antiossidante promuovendo la sintesi del glutatione. Secondo uno studio di Blask e Wilson²⁶, la capacità della melatonina di inibire la crescita delle cellule cancerose MCF-7 in vitro, è il risultato della sua azione stimolante sull’enzima che regola la produzione di GSH (g -glutamilcisteina sintetasi). Quindi la melatonina non è solo uno spazzino di · OH, ma promuove la produzione di una seconda molecola che è anch’essa nota per provvedere alla protezione intracellulare dai radicali liberi.

La tabella 2 riassume le evidenze sperimentali riguardanti la melatonina come antiossidante e scavenger di radicali liberi in vitro.