Epilepsi merkezi sinir sisteminde, kortikal veya subkortikal bölgelerde yer alan nöron gruplarının ani, anormal ve hipersenkron deşarjları sonucu ortaya çıkan ve genellikle tekrarlayıcı nitelikte olan klinik bir tablodur. Başka bir deyişle epilepsi; bilişsel, psikolojik, nörobiyolojik ve de sosyal durumun sonuçları ile sürekli bir epileptik nöbet oluşturmaya yatkınlık ile karakterize bir bozukluktur. Epileptik nöbet, gelişmiş ülkelerde sık görülen nörolojik bir hastalıktır. Dünya Sağlık Örgütünün 2009 verileri dünyada yaklaşık 50 milyon epilepsi hastası olduğunu bildirmektedir. Yapılan çalışmalarda Türkiye’ de epilepsi görülme sıklığı 7-12.2/1000 olarak gösterilmiştir. Epilepsi görülme sıklığının çocukluk çağında ve yaşlılıkta en yüksek düzeyde olduğu gözlemlenirken, erken erişkinlikte daha düşük düzeyde olduğu belirtilmiştir.
Glutamat ve gama aminobütirik asit (GABA), merkezi sinir sisteminde en fazla bulunan nörotransmitterlerdir. Glutamaterjik ve GABA’rjik nöronlar arasındaki denge, geçici nöron senkronizasyonunu kontrol etmektedirler. Beynin alt sistemleri karşılıklı olarak etkileşen karmaşık bir ağdır ve senkronizasyonun beyin fonksiyonunda ve/veya disfonksiyonunda önemli bir rol oynadığı yaygın bir şekilde kabul edilmektedir. Farklı beyin yapılarında veya yapıları arasında meydana gelen senkronizasyon veya aktivite anormalliklerinin; Epilepsi, Parkinson ve Şizofreni gibi bazı nörolojik hastalıklar ile ilişkisi olabileceği bildirilmiştir. Glutamat en önemli nörotransmitter olarak NMDA (glutamat N-metil-D-aspartat) ve non-NMDA reseptörleri üzerinden etkisini gösterir. NMDA reseptörleri sodyum ve kalsiyumun nöron içine girişini sağlayarak yavaş etkili ve uzun süreli eksitatör postsinaptik potansiyellere neden olur. Bu durum epileptik sinyallerin oluşmasını sağlar. Non-NMDA reseptörlerinin en önemli alt tipi olan AMPA ise özellikle piramidal nöronlarda eksitatör sinaptik aktivite yapar. Neticede, bu oluşum ile ilgili moleküler mekanizmalar arasında voltaj bağımlı Na+ kanallarının aktivasyonu, GABA sentez veya yıkımındaki değişiklikler, hücresel GABA alımının inhibisyonu, GABA reseptörü başta olmak üzere çeşitli uyarıcı amino asit reseptörlerinin modülasyonu ve adenozin metabolizmasındaki düzenleme ile ortaya çıkan değişiklikler yer almaktadır. Bu gün için epileptogenez oluşumunda hangi mekanizmanın rol oynadığı kesin olarak bilinmemektedir.
Aynı zamanda pek çok çalışmada nörodejeneratif bozuklukların patogenezinde süregelen oksidatif hasarın nöron üzerine etkisinin de önemli olduğu gösterilmektedir. Yapılan çalışmalarda oksidatif stresi azaltmak ve antioksidan dengeyi korumak bu hastalıkların başlamasını ve ilerlemesini azaltabileceği belirtilmektedir. Biyolojik sistemlerdeki serbest oksijen radikallerinin veya reaktif oksijen türleri (ROT)’nin en yaygın kaynağı oksijendir. Mitokondrilerde oluşan bu serbest radikaller karşılaştıkları herhangi bir molekülü okside etme eğilimindedirler. Serbest radikaller oluşur oluşmaz; proteinlere, lipitlere, karbonhidratlara ve DNA’ya zarar vererek büyük oksidatif hasarlara neden olurlar ve sonuçta hücre ölümüne yol açarlar. Aynı zamanda Nöronal Nitrik Oksit Sentaz (nNOS), beyinde NADPH’ların da katılımı ile L-arginin’in sitrulline dönüşümü sırasında büyük oranda nöronlar tarafından eksprese edilmektedir. nNOS yapısal olarak katlanmadan sorumlu olan protein (PSD-95) tarafından NMDA reseptörleri eşleşmiştir ve nNOS aktivasyonu PSD-95 ve NMDA reseptör-aracılı kalsiyum girişi ile ilişkilidir. Epileptik bir beynin hipokampusundaki internöronların kaybı uyarılma ve baskılanma arasındaki dengeyi bozar ve sonuç olarak aşırı uyarılmaya neden olur. Bu nöronal aşırı uyarılma aşırı reaktif oksijen/nitrojen türlerinin oluşumu ve endojen antioksidan savunma sistemini bozarak nörodejenerasyon ile sonuçlanabilmektedir..
Endoplazmik retikulum (ER); membran proteinlerinin salgılanması ve katlanmasından sorumludur. ER stresi ER yapısı ve işlevinin bozulduğu patolojik bir durumdur. Yapılan çalışmalarda ER stresinin epilepsi dahil çeşitli nörolojik bozukluklar ile ilişki olduğu ifade edilmektedir. Aynı zamanda uzamış bir ER stresi epileptik bir beyinde nörodejenerasyona yol açan intrasellüler sinyalleri tetikler ve ER stresi epilepsi-uyarılmış nörodejenerasyonda önemli bir rol oynar. Ayrıca, yapılan çalışmalarda ER stresi ve oksidatif stres arasında doğrudan bir bağlantı olduğu da gösterilmektedir. Aşırı ROT üretimi çeşitli patolojik durumlarda ER kalsiyum kanallarını hedef alır ve ER stresine yola açarak, ER kalsiyum homeostazının bozulmasına sebep olur. Diğer bir deyişle; ER’dan sitozole aşırı miktarda kalsiyum salınımı daha fazla ROT üretmek için mitokondri metabolizmasını uyarabilmektedir. Yapılan çalışmalarda ER stres de ROT’nin üretimini uyararak ve antioksidan enzim aktivitelerini azaltarak oksidatif stresi uyarır, bu durumun ER stres ve oksidatif stres arasındaki pozitif feedback ilişkinin bir göstergesi olduğu ileri sürülmektedir. Ayrıca pentilentetrazol ile uyarılmış kindling modelinde nNOS aktivasyonuna yol açtığı ve mitokondriyal süperoksit anyon üretimine yol açarak NMDA reseptörlerinin uyarıldığı gösterilmiştir. Bu aşamada nNOS-türevli NO hızlıca süperoksit anyonu ile reaksiyona girer ve aşırı miktarda peroksinitrit üretir. Oluşan bu peroksinitrit nörotoksiktir ve hipokampusta redoks dengesini bozar ve mitokondri hasarına ve ER stresine neden olmaktadır.