Xenobiotyki to cząsteczki, które są wprowadzane do organizmu ze środowiska, a następnie metabolizowane przez organizm. Większość środków farmakologicznych jest lipofilna, a ich eliminacja z organizmu jest ułatwiona dzięki enzymatycznym modyfikacjom, które czynią je bardziej hydrofilowymi. Wątroba jest głównym miejscem metabolizmu ksenobiotyków. Oprócz substancji obcych, szereg substancji endogennych, w tym niektóre eikozanoidy i hormony steroidowe, są również modyfikowane w celu ułatwienia ich wydalania. Stąd też enzymy i szlaki opisane w tej sekcji mają silne powiązania z wieloma szlakami opisanymi w poprzednich sekcjach.

Metabolizm ksenobiotyków silnie wpływa na status oksydacyjny organizmu (patrz rysunek poniżej).Reakcje pośredniczone przez cytochrom P450 generują znaczne poziomy reaktywnych form tlenu (ROS) i są kluczowe dla toksyczności wielu ksenobiotyków. Transferazy glutationowe zmniejszają rezerwy glutationu w komórce, głównego wewnątrzkomórkowego antyoksydantu. Zilustrowano również zdolność ksenobiotyków do modulowania (np. poprzez receptor Ah) ekspresji enzymów metabolizujących leki oraz rolę białek transportowych w wywozie niezmodyfikowanych lub sprzężonych ksenobiotyków z komórki. Produkty opisane w niniejszym dokumencie koncentrują się na kilku kluczowych uczestnikach metabolizmu ksenobiotyków: cytochromach P450, transferazach glutationowych i glioksalazach.

.