Uji in vitro maupun in vivo menunjukkan bahwa levetiracetam menghambat aktivitas epilepsi pada hipokampus dengan hambatan pada burst firing tanpa mempengaruhi eksitabilitas saraf normal. Hal ini menunjukkan bahwa levetiracetam dapat menghambat hipersinkronisasi burst firing pada epilepsi dan penyebaran aktivitas kejang. Levetiracetam juga memiliki beberapa teori mekanisme antikejang yaitu melalui modulasi aktivitas synaptic vesicle protein 2A (SV2A) dan pengaruh pada signaling Ca²⁺.[1,2]

Memodulasi Aktivitas SV2A

Levetiracetam dapat terikat dan memodulasi aktivitas SV2A pada neuron otak, sehingga akan menyebabkan penghambatan pelepasan neurotransmiter glutamat. Protein vesikel sinaps SV2A adalah protein integral transmembran 12 yang terdapat pada vesikel. SV2A bekerja sebagai transporter Ca2+ atau ATP yang berada di vesikel. SV2A berinteraksi dengan protein presinaptik synaptotagmin yang berfungsi untuk regulasi eksositosis tergantung Ca2+. SV2A dapat juga mengontrol eksositosis dari neurotransmitter di dalam vesikel.[1,2,10]

Memengaruhi Signaling Ca2+

Levetiracetam juga mempengaruhi signaling Ca2+, yaitu molekul penghantar yang berperan pada eksitabilitas saraf dan plastisitas sinaptik. Gangguan pada mekanisme homeostasis Ca2+ menyebabkan meningkatnya Ca2+ intraseluler. Peningkatan Ca2+ intraseluler ditemukan pada gangguan syaraf multipel termasuk stroke, gangguan pergerakan, dan kejang. Selama status epileptikus, Ca2+ masuk ke dalam saraf melalui reseptor NMDA (N-methyl-d-aspartate). Hal ini disebabkan kebocoran menetap Ca2+ dari tempat penyimpanan intraseluler, sehingga terjadi status epileptikus. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa dengan memblokade kebocoran Ca2+ dari retikulum endoplasma yang dimediasi oleh reseptor ryanodine, dapat menurunkan kadar Ca2+ paska status epileptikus dan mencegah terbentuknya serangan ulang pada saraf hipokampus. Levetiracetam dapat menurunkan kadar Ca2+ intraneural dengan menghambat ryanodine dan reseptor IP3 (inositol triphosphate). Levetiracetam juga dapat mencegah masuknya Ca2+ dengan memblokade saluran Ca2+ tipe L dan N pada saraf hipokampus tikus percobaan epilepsi.[10,11]

Obat Antiepilepsi Noninduksi Enzim

Efikasi dan tolerabilitas levetiracetam sebagai terapi tambahan anak dan dewasa dengan kejang onset parsial telah dibuktikan pada pasien ras kaukasia dan asia. Levetiracetam masuk ke dalam golongan OAE noninduksi enzim karena tidak mempengaruhi metabolisme kalsium dan tidak menekan produksi bentuk vitamin D aktif yang akan meningkatkan resiko gangguan pada tulang seperti osteoporosis, osteopenia, osteomalasia, dan fraktur. Karena itu, levetiracetam direkomendasikan untuk pasien epilepsi yang telah menopause.[3,10]

Farmakokinetik

Farmakokinetik levetiracetam dapat diandalkan, yaitu absorpsi cepat dan waktu mencapai kadar puncak dalam plasma yang singkat. Bioavailabilitas sediaan tablet mencapai 100% dan hanya 10% metabolitnya yang terikat pada protein plasma, sehingga kecil kemungkinan terjadi interaksi dengan obat lain yang bersifat kompetisi pada protein binding sites.[1-3]

Absorbsi

Levetiracetam diabsorpsi cepat dan mencapai kadar konsentrasi puncak pada plasma hanya dalam waktu sekitar 1 jam. Makanan tidak mempengaruhi tingkat absorpsi levetiracetam, tetapi dapat menurunkan maximum concentration observed (C-max) sampai sekitar 20% dan menunda time of maximum concentration observed (T-max) sampai 1,5 jam.  Bioavailabilitas levetiracetam tablet mencapai 100%, dan memiliki kesetaraan bioekivalen secara absorpsi dengan sediaan larutan. Levetiracetam oral juga bioekivalen dengan sediaan injeksi, di mana levetiracetam oral memiliki C-max, C-min, dan kadar sistemik total yang sama dengan levetiracetam injeksi yang diberikan perinfus durasi 15 menit. Karena itu, levetiracetam oral sama baiknya dengan levetiracetam injeksi, yaitu memiliki kesetaraan mutu, efikasi, dan keamanan.[1-3,5]

Distribusi

Kadar tetap (steady state) diperoleh 2 hari setelah pemberian levetiracetam 2x sehari. Levetiracetam memiliki farmakokinetik linear pada dosis 500–5000 mg. Levetiracetam dan metabolitnya hanya <10% yang terikat pada protein plasma, sehingga kecil kemungkinan berinteraksi dengan obat lain yang bersifat kompetisi pada protein binding sites.[1,2,6]

Metabolisme

Levetiracetam dalam tubuh manusia dimetabolisme dalam jumlah terbatas. Jalur metabolisme utama melalui hidrolisis enzimatik pada kelompok asetamida. Hasil metabolit asam karboksilat (carboxylic acid), yaitu ucb L057, bersifat inaktif dan berjumlah 24% dari dosis. Proses ini juga tidak tergantung dengan isoenzim hati (sitokrom P450).[1-3]

Eliminasi

Levetiracetam memiliki plasma half-life selama 7 ±1 jam pada manusia dewasa, dan tidak dipengaruhi dosis maupun pemberian berulang. Levetiracetam dieliminasi dari sirkulasi sistemik dalam bentuk utuh melalui ekskresi renal, yaitu sebesar 66% dari dosis yang diberikan. Mekanisme ekskresi melalui filtrasi glomerulus. Total body clearance adalah 0,96 ml/menit/kgBB, sedangkan klirens ginjal adalah 0.6 ml/menit/kgBB. Eliminasi levetiracetam berkorelasi dengan klirens kreatinin. Klirens levetiracetam berkurang pada pasien dengan gangguan fungsi ginjal.[1-3,5]