药物在肝脏中的主要代谢途径是通过细胞色素P450酶系统。这个酶系统是一组位于肝细胞内质网上的混合功能氧化酶，负责多种外源性物质如药物、毒物以及体内某些内源性物质的生物转化。细胞色素P450家族中与药物代谢关系最密切的是CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6和CYP3A4等亚型，它们参与了大多数临床用药的代谢过程。此外，除了氧化反应外，肝脏还存在其他类型的酶如UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGT）、硫酸化酶、谷胱甘肽S-转移酶等也参与药物的生物转化。
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