Het lichaam beschouwt medicijnen als vreemde chemicaliën en probeert ze af te voeren. Metabolisme is het proces waarbij deze medicijnen chemisch worden gemodificeerd, meestal om ze beter oplosbaar te maken in water, zodat ze kunnen worden uitgescheiden. De lever doet het meeste werk door middel van enzymen die chemische groepen toevoegen of verwijderen. Soms activeert metabolisme een medicijn dat in een inactieve vorm is toegediend. Soms produceert het een metaboliet die giftig is. Meestal bereidt het het medicijn echter voor op uitscheiding.

De cytochroom P450-familie is de belangrijkste groep enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van geneesmiddelen. Deze enzymen verwerken een groot deel van de geneesmiddelen op recept. Genetische variaties in deze enzymen verklaren waarom sommige mensen geneesmiddelen snel afbreken en anderen langzaam. Iemand met een trage afbraak kan sterkere effecten ervaren bij een standaarddosis, terwijl iemand met een zeer snelle afbraak het geneesmiddel mogelijk al heeft afgebroken voordat het effect kan hebben. Geneesmiddelinteracties houden vaak in dat het ene geneesmiddel een P450-enzym remt of induceert, waardoor de afbraak van een ander geneesmiddel verandert. Grapefruitsap remt bijvoorbeeld CYP3A4, wat de concentratie van statines en andere geneesmiddelen kan verhogen.

Stofwisselingsfasen:

• Fase I. Oxidatie, reductie en hydrolyse, vaak door cytochroom P450.
• Fase II. Conjugatie met glucuronzuur, sulfaat of andere groepen om de oplosbaarheid te verhogen.
• Activering van prodrugs. Sommige geneesmiddelen vereisen metabolisme om actief te worden.
• Giftige metabolieten. Sommige geneesmiddelen produceren reactieve metabolieten die de lever kunnen beschadigen.

Metabolisme en uitscheiding bepalen samen hoe lang een geneesmiddel in het lichaam blijft.