Гипоталамо-гипофизарная система является основным местом синтеза и секреции эндогенных опиатов — полипептидов эндогенного происхождения, обладающих морфиноподобным аналгезирующим действием. Выделяют четыре семейства эндогенных опиатов: эндорфины (а-, B- и у-), динорфины А и В, неоэндорфины альфа и бета, метионин- и лейцин-энкефалины. В аденогипофизе образуются эндорфины, динорфины и неоэндорфины, тогда как энкефалины синтезируются нейронными структурами разных отделов мозга, прежде всего таламуса и гипоталамуса, и клетками слизистой оболочки кишечника.
Опиатные пептиды в центральной нервной системе выполняют роль медиаторов и модуляторов синаптической передачи, обеспечивают функцию противоболевой системы мозга. На мембранах клеток выявлены специфические опиатные рецепторы трех основных типов: мю, сигма и каппа. Морфин и бета-эндорфин взаимодействуют преимущественно с мю-рецепторами, энкефалины — с сигма-рецепторами, а динорфины — с каппа-рецепторами, однако существует и перекрестное взаимодействие. Помимо подавления болевых ощущений эндогенные опиаты участвуют в регуляции адаптивного поведения и реакций организма на стресс, модулируют секрецию гормонов адено- и нейрогипофиза (соматотропина, пролактина, гонадотропинов, вазопрессина). Опиоидные пептиды регулируют процесс всасывания в желудочно-кишечном тракте, угнетают секрецию панкреатического сока и соляной кислоты в желудке. Опиоидные рецепторы выявлены на окончаниях аксонов в мозговом слое надпочечников и симпатических ганглиях, где опиоидные пептиды выполняют роль модуляторов синаптической передачи.