赤色光や近赤外光を用いるPBMでは、細胞内でエネルギーをつくるミトコンドリアが研究されています。光が細胞の働きやATP（細胞が活動するときに使うエネルギーを受け渡す物質）の産生に影響する可能性があり、その仕組みの解明が進められています。
引用文献：Hamblin MR. (2018). Mechanisms and Mitochondrial Redox Signaling in Photobiomodulation. Photochemistry and Photobiology, 94, 199–212. ［原典を見る ↗］
光が生体組織に入ると、細胞内の分子が特定の波長の光を吸収することがあります。PBMでは、こうした光の吸収をきっかけとして、細胞内の情報伝達や代謝が変化する可能性が研究されています。光が細胞に及ぼす作用は、波長、照射強度、照射量、細胞や組織の状態によって異なります。
引用文献：Chung H, et al. (2012). The Nuts and Bolts of Low-level Laser (Light) Therapy. Annals of Biomedical Engineering, 40, 516–533. 原著
ミトコンドリアは細胞のエネルギー代謝を担う小器官です。PBMでは、ミトコンドリアの呼吸鎖に関わる分子などが光に応答し、ATP産生や酸化還元シグナルに影響する可能性が提案されています。一方、細胞膜や細胞外の経路も研究されており、作用をミトコンドリアだけで説明できるわけではありません。
引用文献：Hamblin MR. (2018). Mechanisms and Mitochondrial Redox Signaling in Photobiomodulation. Photochemistry and Photobiology, 94, 199–212. PubMed
2025年に公表された米国国立老化研究所のワークショップを基にした総説では、ミトコンドリアに加え、細胞膜の受容体や細胞外の情報伝達物質など、複数の作用経路が検討されています。
引用文献：Light buckets and laser beams: mechanisms and applications of photobiomodulation (PBM) therapy. (2025). 総説・原典抄録：PubMedで確認 ↗