Прегабалин не является агонистом ГАМК- или ГАМКВ-рецепторов.
Прегабалин является габапентиноидом и действует путем ингибирования определенных кальциевых каналов.В частности, он является лигандом вспомогательного участка субъединицы α2δ некоторых потенциалзависимых кальциевых каналов (VDCC) и, таким образом, действует как ингибитор VDCC, содержащих субъединицу α2δ.Существуют две субъединицы α2δ, связывающие лекарство, α2δ-1 и α2δ-2, и прегабалин проявляет сходное сродство к этим двум сайтам (и, следовательно, отсутствие селективности между ними).Прегабалин избирательно связывается с субъединицей α2δ VDCC.Несмотря на то, что прегабалин является аналогом ГАМК, он не связывается с ГАМК-рецепторами, не превращается в ГАМК или другой агонист ГАМК-рецепторов in vivo и не модулирует напрямую транспорт или метаболизм ГАМК.Однако было обнаружено, что прегабалин вызывает дозозависимое увеличение экспрессии в мозге декарбоксилазы L-глутаминовой кислоты (GAD), фермента, ответственного за синтез ГАМК, и, следовательно, может иметь некоторые косвенные ГАМКергические эффекты за счет повышения уровня ГАМК в головном мозге.В настоящее время нет доказательств того, что эффекты прегабалина опосредованы каким-либо другим механизмом, кроме ингибирования α2δ-содержащих VDCC.Соответственно, ингибирование α2δ-1-содержащих VDCC прегабалином, по-видимому, отвечает за его противосудорожное, обезболивающее и анксиолитическое действие.
Эндогенные α-аминокислоты L-лейцин и L-изолейцин, которые очень напоминают прегабалин и другие габапентиноиды по химической структуре, являются явными лигандами субъединицы α2δ VDCC с таким же сродством, как и габапентиноиды (например, IC50 = 71 нМ для L- изолейцин) и присутствуют в спинномозговой жидкости человека в микромолярных концентрациях (например, 12,9 мкМ для L-лейцина, 4,8 мкМ для L-изолейцина).Было высказано предположение, что они могут быть эндогенными лигандами субъединицы и могут конкурентно противодействовать эффектам габапентиноидов.Соответственно, в то время как габапентиноиды, такие как прегабалин и габапентин, обладают наномолярным сродством к субъединице α2δ, их эффективность in vivo находится в низком микромолярном диапазоне, и считается, что конкуренция за связывание с эндогенными L-аминокислотами, вероятно, является причиной этого несоответствия.

В одном исследовании было обнаружено, что прегабалин обладает в 6 раз более высоким сродством, чем габапентин, к VDCC, содержащим субъединицу α2δ.Однако другое исследование показало, что прегабалин и габапентин имеют одинаковое сродство к рекомбинантной субъединице α2δ-1 человека (Ki = 32 нМ и 40 нМ соответственно).В любом случае прегабалин в 2–4 раза более эффективен, чем габапентин, как анальгетик, а у животных в 3–10 раз более эффективен, чем габапентин, как противосудорожное средство.