Опиоидные пептиды, как и экзогенно введённые опиаты, действуют на рецепторные образования на мембранах нейронов. В результате экзогенного введения опиатов изменения в первую очередь наблюдают именно на мембранах нейронов, имеющих опиоидные рецепторы. В дальнейшем через нейрональные сети эти нейроны могут изменять деятельность других клеток нервной системы.
Некоторые изменения, вызванные опиоидными пептидами или экзогенными опиатами, возникают очень быстро, в течение миллисекунд, другие - в течение секунд и минут, а ряд эффектов опиатов сохраняется в течение часов и дней. Некоторые эффекты, вызываемые опиатами, очень похожи на изменения, возникающие при формировании памяти. Эти изменения могут сохраняться в течение жизни клетки и всего организма. Указанные влияния иногда приводят к морфологическим изменениям в различных отделах головного мозга.
Быстрые изменения связаны с активацией рецепторов и открытием ионных каналов для проникновения ионов натрия, кальция и хлора в клетки. Проникновение ионов натрия и хлора изменяет поляризацию мембраны, в то время как изменение внутриклеточной концентрации ионов кальция вызывает целый каскад внутриклеточных событий: активирует β- и γ-субчастицы G-белков, калиевые и кальциевые каналы. Активация субчастиц G-белков изменяет функционирование целого ряда внутриклеточных ферментных систем, включая системы, ответственные за фосфорилирование белковых и липидных молекул, что приводит к выделению таких важных мессенджеров, как циклогуанидинмонофосфат и фосфоинозитол.
Изменения в фосфорилировании белков и липидов, вызванные опиатами, могут вызывать множественные эффекты благодаря влиянию на рецепторы мембран головного мозга. Фосфорилирование оказывает выраженное воздействие на функционирование ГАМК, Н-холинорецепторов, глутаматных, дофаминовых, а также μ-опиатных рецепторов. Так, фосфорилирование протеинкиназой С μ-рецепторов уменьшает их сродство к действию опиатов.