В соответствии с подходом, разработанным ИРЭ АН СССР (Лебедева Н. Н., Тарасова О. П., Холодов Ю. А., 1992), первичной молекулярной мишенью при воздействии ММ-волн являются рецепторные белки на мембранах клетки. Воздействие на рецепторные белки осуществляется через молекулы воды, которые в основном и поглощают КВЧ-излучение. Непосредственными приемниками КВЧ-излучения являются молекулы свободной воды, которые часть своей энергии передают молекулам связанной, гидратной, воды. Принципиальным для запуска биологического эффекта КВЧ-волн является критическая гидратация белков, при которой белки из функционально пассивного переходят в функционально активное состояние. Рецепторные белки, испытавшие фазовый переход, оказывают решающее влияние на метаболические процессы, происходящие в клетках. Подтверждением этого подхода служит анализ биохимических сдвигов в крови больных ИБС, который позволил выявить изменение физико-химических свойств крови и липидного состава биологических мембран под воздействием КВЧ-излучения (Рубин В. И., Мельникова Г. Я., 1992).

Физиологическую концепцию КВЧ-эффекта выдвинул И. В. Родштат (1998). Согласно этой концепции, первичной мишенью КВЧ-излучения являются молекулы воды, связанные с белковыми структурами кожного коллагена. Электретное состояние коллагена и его пьезоэлектрические свойства обуславливают возбуждение чувствительного нервного волокна в кожных рецепторах – тельцах Руффини (Пасечник В. И., 1975). В зоне досягаемости КВЧ-излучения в коже располагается множество структур: кожные рецепторы, свободные нервные окончания, иммунокомпетентные клетки (Т-лимфоциты), микрокапиллярные кровеносные сосуды. После возбуждения кожных структур информация передается по обычным для организма каналам, связанным с защитной и регуляторной системами организма (Бецкий О. В., 1992). Далее возможно возбуждение преганглионарных синаптических нейронов боковых рогов спинного мозга и расположенных в вегетативных ганглиях нейронов, которые выделяют в синаптические щели и сосудистое русло адреналин, норадреналин и т. д.

В ЦИТО им. Н. Н. Приорова были проведены первые исследования, показавшие, что под влиянием ММ-волн в цитоплазме Т-лимфоцитов активируется синтез цитокинов. При этом эффект реализовывался не при непосредственном облучении клеток, а при добавлении порции КВЧ-обработанных клеток к аутологичным лимфоцитам, то есть передача информации происходила от клеток к клеткам посредством клеточных регуляторов – цитокинов. Описанный эффект может лежать в основе иммуномодулирующего действия ММ-волн. В работах профессора Н. А. Темурьянца показан результат воздействия ЭМИ КВЧ на нервную, эндокринную и иммунную системы, который выражался в увеличении защитно-приспособительного потенциала системы крови здоровых людей и интактных животных. Длительное время обсуждался вопрос о возможности влияния ЭМИ КВЧ на здоровых людей. Считалось, что эффект воздействия ММ-волн возникает только при наличии каких-либо изменений в функциональном состоянии организма. Результаты многочисленных экспериментов и клинических испытаний позволили прийти к выводу о праймирующем эффекте ММ-волн, то есть эффекте, готовящем организм к последующему восприятию какого-либо стрессорного фактора за счет изменения активности стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем, что важно для использования КВЧ-терапии в профилактических целях.

Результаты, полученные при использовании КВЧ-излучения с лечебной целью, позволили академику И. В. Родштату назвать механизмы ММ-терапии механизмами продления жизни (1992). К этим результатам в первую очередь относятся: исчезновение лабораторных признаков ДВС-синдрома; уменьшение госпитальной летальности в ряде клинических учреждений на 12%; профилактическое либо лечебное действие на процесс старения кожи и ткани печени (связанное с увеличением в клетке напряженности пентозофосфатного метаболизма под действием ММ-волн, что способствует синтезу рибонуклеиновой кислоты).