Uwalniana z rozpadłych erytrocytów hemoglobina ulega natychmiastowym przemianom. Hem jest degradowany do bilirubiny i jej pochodnych, a globina jest trawiona do wolnych aminokwasów. Bilirubina, zwana pierwotną, jest związkiem nierozpuszczalnym w wodzie, łączy się z albuminą w osoczu i jest transportowana do wątroby. W wątrobie przekształca się w bilirubinę wtórną, ulegając sprzęganiu z kwasem glukuronowym w gładkiej siateczce endoplazmatycznej. Jako rozpuszczalna w wodzie jest wydalana z żółcią¹. Wyróżniamy dwa rodzaje bilirubiny – bezpośrednią, czyli bilirubinę związaną, oraz pośrednią, czyli wolną².

Bilirubina bezpośrednia (związana, sprzężona) powstaje z bilirubiny wolnej. W wyniku przemian metabolicznych w wątrobie (w hepatocytach z udziałem białek transportowych Y i Z) jest wiązana z kwasem glukuronowym. Powstaje cząsteczka, która jest trwała i rozpuszczalna w wodzie. Nie przechodzi ona przez barierę łożyska naczyniowego. Bilirubina jest wydzielana do żółci, gdzie jest niezbędna do trawienia tłuszczów i zapewnienia optymalnego pH w jelitach. Część bilirubiny sprzężonej (bezpośredniej) jest metabolizowana przez bakterie jelitowe do sterkobiliny, czyli związku nadającego charakterystyczną brązową barwę kałowi^3,4. Stężenie bilirubiny związanej we krwi osoby dorosłej wynosi od 0,1 do 0,4 mg/dl.

Bilirubina pośrednia (wolna, niesprzężona) charakteryzuje się nietrwałym połączeniem z albuminą i wolna cząsteczka przenika przez błony komórkowe, bariery łożyskowe, barierę krew–mózg, ale nie przechodzi do moczu. Prawidłowe stężenie bilirubiny pośredniej we krwi osoby dorosłej wynosi 0,2-0,8 mg/dl.

Bilirubina całkowita jest sumą bilirubiny sprzężonej i niesprzężonej. Prawidłowe stężenie bilirubiny całkowitej u osób dorosłych mieści się w zakresie 0,3-1,2 mg/dl. Normy te nie obowiązują jednak u kobiet w ciąży, ponieważ wtedy fizjologicznie wzrasta stężenie bilirubiny całkowitej. W przypadku dzieci i młodzieży normy bilirubiny zależą od wieku. Wzrost stężenia bilirubiny całkowitej sygnalizuje występowanie problemów z wątrobą, pęcherzykiem żółciowym lub funkcjonowaniem układu krwiotwórczego. Oznaczenie stężenia bilirubiny jest wykonywane w przypadku żółtaczki (zażółcenie powłok skórnych, twardówek oczu oraz błon śluzowych), objawów wskazujących na zapalenie wątroby, marskość wątroby, uszkodzenia wątroby (polekowe, alkoholowe, toksyczne) lub występowania takich objawów, jak: przewlekłe zmęczenie, utrata apetytu, bóle w prawym podżebrzu, nudności, ciemne (brunatne) zabarwienie moczu, a także przy podejrzeniu kamicy żółciowej, cholestazy, zapalenia pęcherzyka żółciowego, niedrożności dróg żółciowych, zaburzeń genetycznych związanych z metabolizmem bilirubiny, zaburzeń hemolitycznych, chorób metabolicznych (galaktozemia, mukowiscydoza), chorób nowotworowych dróg żółciowych i/lub trzustki.