285個のアミノ酸残基からなるポリペプチドのプレプロオピオメラノコルチン(pre-POMC)が、翻訳後プロセッシングを受けて44個のアミノ酸残基のシグナルペプチド配列が切除されることで出来る。
POMCは主に下垂体前葉と中葉で作られる。
脳下垂体前葉の副腎皮質刺激ホルモン産生細胞
脳下垂体中葉のメラニン細胞刺激ホルモン産生細胞
視床下部弓状核にある約3000個の神経細胞
視床下部背内側核、脳幹にある少数の細胞
皮膚のメラニン細胞
で作られる。
POMCはプロセッシングにより31アミノ酸長のβエンドルフィンになる。
βエンドルフィンは、神経伝達物質。
(ホルモンは、生理活性物質。)
β-エンドルフィンは、オピオイドμ受容体に作用しモルヒネ様作用を発揮する。
モルヒネと比べて、鎮痛剤としての作用が約6.5倍強い。
モルヒネは、チロシンから生合成されるオピオイド系化合物。
オピオイドとオピオイドレセプターの結合によりG蛋白を介して神経細胞の下分極が生じて神経伝達系が抑制される。
オピオイドは、脊髄後角において一次知覚神経線維末端からのサブスタンスPやグルタミン酸のような神経伝達物質の放出を抑制し、脊髄後角に存在する侵害ニューロンの興奮を抑制する。
このような作用以外に、オピオイドが中脳水道周囲灰白質に作用することにより下行抑制系（ノルアドレナリン作動性およびセロトニン作動性）が活性化されることによる脊髄後角における鎮痛作用を示す機序もある。
さらに、視床、大脳皮質のレベルにおいても鎮痛作用が現れる。
このように、オピオイドの鎮痛作用は中枢神経系内の１ヶ所における作用では説明できない。
さらに、末梢神経におけるオピオイドの鎮痛作用も報告されている。
薬剤の種類によって鎮痛作用の力価には差がある。
鎮痛作用力価の比の目安をモルヒネ：１とすると、フェンタニル：100、スフェンタニル：500 、アルフェンタニル：1 、レミフェンタニル：500 である。
組織の実質的な刺激は、物理的刺激、あるいはセロトニンやブラジキニンなどの疼痛物質による化学的な刺激であり、これを疼痛神経終末端が感知し、電気的なシグナルに変換し温度痛覚求心経路である外側脊髄視床路を通過し、大脳の中心後回が痛みとして認識した結果が疼痛となる。
