До жовчним пігментів відносять білірубін і продукти його перетворення — уробилин і стеркобилин . А такі проміжні продукти перетворення білірубіну як уробилиноген і Стеркобіліноген до жовчним пігментів не належать — вони взагалі не пофарбовані. Назва «жовчні пігменти» обумовлено тим, що саме білірубін надає характерну темно-бурого забарвлення жовчі, в складі якої він виводиться з організму.

Утворюються жовчні пігменти, головним чином, в процесі розпаду гемоглобіну еритроцитів (70-80%), в значно меншій мірі (20-30%) з інших гемсодержащих з'єднань ( міоглобіну , дихальних ферментів клітин).

Середня тривалість життя еритроцита складає приблизно 120 днів, після чого він руйнується і з нього звільняється гемоглобін, який піддається подальшому розпаду.

Обмін білірубіну починається з розпаду гемоглобіну, який в основному відбувається в клітинах системи мононуклеарних фагоцитів, зокрема, в купферовских клітинах печінки, селезінки. Цей же процес можливий і в гістіоцитах сполучної тканини будь-якого органу. Тому практично гемоглобін перетворюється в жовчні пігменти всюди, де має місце вихід крові з кров'яного русла. Наприклад, при кровотечах з пошкоджених кровоносних судин в навколишні тканини з утворенням гематоми. Якщо крововилив відбувається в шкіру, то утворюється гематома добре помітна візуально, відома під побутовим назвою «синяк». Його забарвлення змінюється відповідно до окремими етапами перетворення гемоглобіну в білірубін і добре ілюструє цей процес — спочатку з'являється червоний колір, потім він переходить в зелений, жовтий і по мірі розсмоктування — червоно-коричневий (білірубін).

Хімічні перетворення , які зазнає гемоглобін, досить добре вивчені. Початковим етапом розпаду гемоглобіну є розрив одного метинового містка протопорфірінового кільця і ​​перехід атома заліза з двовалентного стану в тривалентне. При цьому утворюється з'єднання, забарвлене в зелений колір, яке називається вердоглобін . Надалі від молекули вердоглобіна отщепляется атом заліза і білок Глобино. Утворюється незабарвлене з'єднання — биливердин , яке представляє собою ланцюжок з чотирьох кілець, пов'язаних метінових містками. Биливердин відновлюється, приєднуючи атоми водню за місцем вільних подвійних зв'язків у атома вуглецю і азоту третього пірольного кільця і ​​утворюється власне білірубін. Ця речовина червоно-коричневого кольору, нерозчинний у воді, дуже токсична для організму, особливо для нервових клітин.

Білірубін, який утворюється в клітинах системи макрофагів на периферії, зв'язується з білком плазми крові — альбуміном і потоком крові доставляється в печінку для подальших перетворень. Ця транспортна функція альбуміну по відношенню до білірубіну дуже істотна для видалення білірубіну з тканин і, в кінцевому підсумку, з організму.

Будь-які процеси, пов'язані зі зниженням концентрації альбуміну в крові , ведуть до порушення доставки білірубіну в печінку і накопиченню його в тканинах і в крові. Наприклад, у новонароджених дітей з дефіцитом альбуміну розвиваються фізіологічні жовтяниці , які купуються в міру нормалізації синтезу альбуміну в організмі. Можливі й так звані лікарські жовтяниці , коли лікарські препарати конкурентно взаємодіють з альбуміном і перешкоджають утворенню його зв'язку з білірубіном. Однак, зв'язок білірубіну з альбуміном не знижує його токсичність, а лише забезпечує транспорт білірубіну в крові. Така форма білірубіну називається вільним білірубіном, некон'югірованная, або непрямим білірубіном. Назва «непрямий білірубін» обумовлено типом хімічної реакції, якої визначають концентрацію білірубіну в крові. Ця фракція білірубіну не вступає в безпосередню взаємодію з диазореактивом. Реакція відбувається тільки після обробки вільного білірубіну будь-яким агентом, що переводять його в розчинний стан. В якості таких агентів можуть бути використані спирт, кофеїн.

Поступаючи в печінку, вільний білірубін вибірково поглинається гепатоцитами з крові, втрачає зв'язок з альбуміном і взаємодіє (кон'югує) з глюкуроновою кислотою з утворенням білірубінглюкуронідов. Цей процес відбувається в гладких мембранах ендоплазматичного ретікулюм гепатоцитів за участю ферменту УДФ-глюкуронилтрансфераза і високоенергозавісім.

кон'югації забезпечується переклад нерозчинного білірубіну в розчинний стан, що сприяє виведенню білірубіну в складі жовчі в кишечник. Лише незначна частина білірубінглюкуроніду реекскретіруется в кров, де становить не більше 25% від загальної кількості білірубіну. У нормі билирубинглюкуронид є тією формою білірубіну, яка постійно видаляється з організму. Билирубинглюкуронид називається пов'язаним билирубином , кон'югованим, або прямим білірубіном, так як розчинність в воді робить можливим його безпосередню взаємодію з диазореактивом.

Поступово в кишечник, білірубінглюкуроніди, під впливом мікрофлори кишечника (бета-глюкуронідаза) розщеплюються на вільний білірубін і глюкуронової кислоти. Звільнився білірубін піддається подальшим перетворенням, знову ж таки, під впливом ферментних систем мікрофлори кишечника. Одним з етапів цих перетворень є мезобілірубін і уробіліноген. З тонкої кишки уробилиноген надходить через систему ворітної вени в печінку, де в нормі повністю розщеплюється. Цей процес порушується при пошкодженнях печінкової паренхіми і нерасщепівшійся уробилиноген може надходити в кров, а звідти через нирки в сечу.

Мезобілірубін в товстій кишці перетворюється в Стеркобіліноген. Частина його в дистальному відділі товстої кишки всмоктується по системі гемороїдальних вен в загальне коло кровообігу, потоком крові приноситься до нирок і виводиться з сечею назовні. При доступі кисню повітря і світла Стеркобіліноген перетворюється в стеркобилин — пігмент, який зумовлює нормальний солом'яно-жовтий колір сечі . З хімічної точки зору саме стеркобилин, а не уробилин є фізіологічним пігментом сечі.

Як випливає з вищесказаного, власне уробилиноген (уробилин) з'являється в сечі при пошкодженні гепатоцитів. Хоча в клінічній практиці відносно нормального пігменту в сечі традиційно вживається термін — «уробилин», це в принципі невірно, але не спотворює клінічний зміст, вкладений в дослідження цього пігменту сечі.

Останнім часом, прив'язуючись до існуючої традиції і враховуючи, що в сечі крім стеркобилиногена можуть також бути присутнім в невеликій кількості уробіліноген, в окремих посібниках рекомендується сумарна кількість їх в сечі позначати як уробіліногеновие тіла . При стоянні сечі вони переходять в уробіліновие тіла, а разом і ті, і інші рекомендується називати Уробіліноіди.

Основна ж маса стеркобилиногена видаляється з організму в складі калу. Окисляючи, Стеркобіліноген перетворюється в стеркобилин — фарбувальний пігмент калу. Це головний шлях виведення жовчних пігментів з організму.

В нормі в сироватці крові на частку різних фракцій білірубіну припадають такі співвідношення:

— непрямий (вільний, некон'югований) білірубін — 75%,

— прямий (зв'язаний, кон'югований) білірубін — 25%.

У нормі сеча містить слідові кількості Уробіліноіди. Білірубін в сечі в нормі нашими методами не виявляється. При патології в сечі з'являється прямий білірубін. Непрямий білірубін в сечі не буває, так як зв'язок з альбуміном перешкоджає його фільтрації через ниркові мембрани.

Стеркобілін в калі в нормі завжди присутній.