Der Körper behandelt Medikamente als Fremdstoffe und versucht, sie auszuscheiden. Der Metabolismus ist der Prozess der chemischen Modifizierung dieser Medikamente, in der Regel, um sie wasserlöslicher zu machen und so ihre Ausscheidung zu ermöglichen. Die Leber übernimmt den größten Teil dieser Arbeit, indem sie mithilfe von Enzymen chemische Gruppen anfügt oder entfernt. Manchmal aktiviert der Metabolismus ein Medikament, das in inaktiver Form verabreicht wurde. Manchmal entsteht dabei ein toxischer Metabolit. Meistens bereitet er das Medikament jedoch lediglich für die Ausscheidung vor.

Die Cytochrom-P450-Familie ist die wichtigste Gruppe der arzneimittelmetabolisierenden Enzyme. Diese Enzyme sind für einen Großteil der verschreibungspflichtigen Medikamente verantwortlich. Genetische Variationen dieser Enzyme erklären, warum manche Menschen Medikamente schnell und andere langsam verstoffwechseln. Ein langsamer Metabolisierer kann von einer Standarddosis stärkere Wirkungen erfahren, während ein ultraschneller Metabolisierer das Medikament möglicherweise abbaut, bevor es seine Wirkung entfalten kann. Arzneimittelwechselwirkungen beruhen häufig darauf, dass ein Medikament ein P450-Enzym hemmt oder induziert und dadurch den Metabolismus eines anderen Medikaments verändert. Grapefruitsaft hemmt beispielsweise CYP3A4, was zu erhöhten Konzentrationen von Statinen und anderen Medikamenten führen kann.

Stoffwechselphasen:

• Phase I. Oxidation, Reduktion und Hydrolyse, oft durch Cytochrom P450.
• Phase II. Konjugation mit Glucuronsäure, Sulfat oder anderen Gruppen zur Erhöhung der Löslichkeit.
• Prodrug-Aktivierung. Einige Arzneimittel benötigen einen Metabolismus, um aktiv zu werden.
• Toxische Metaboliten. Einige Arzneimittel produzieren reaktive Metaboliten, die die Leber schädigen können.

Metabolismus und Ausscheidung bestimmen gemeinsam, wie lange ein Medikament im Körper verbleibt.