Uitleg: De chemie van scheten

Onaangename scheetgeuren zijn een klein ongemak in vergelijking met het explosieve gevaar dat een opeenhoping van gas kan opleveren. Complexe koolhydraten zoals vezels uit ons voedsel die onverteerd door onze dunne darm gaan, kunnen worden omgezet in meer dan 13 liter licht ontvlambare waterstof per dag.1 Het is verbazingwekkend dat dit potentiële gevaar niet algemener onder de aandacht wordt gebracht – en misschien nog verbazingwekkender dat artsen en wetenschappers het proberen te gebruiken om ziekten te diagnosticeren.

Zoveel waterstof kunnen we toch zeker niet produceren, anders zouden we allemaal met de wind mee zijn? Wat geeft het?

Tot twee kilo micro-organismen bewonen onze dikke darm, en fermenteren de ruwweg 40 gram complexe koolhydraten die hen per dag worden toegedacht. Bacteriën in de dikke darm kunnen ongeveer een derde van een liter waterstof per gram koolhydraat produceren, wat neerkomt op meer dan 13 liter per dag. Maar de microbiële massa is in feite een raffinaderij die gedeeltelijk verteerd voedsel omzet in stoffen die vaak van invloed zijn op onze gezondheid, waarbij waterstof geproduceerd door Firmicutes-bacteriën ook een grondstof is.2 Sommige bacteriën reageren bijvoorbeeld waterstof met sulfaationen en maken waterstofsulfidegas, dat niet alleen een schadelijke, rotte eierengeur met zich meebrengt, maar zelf ook ontvlambaar is. Archaea-microben kunnen het ontvlambaarheidniveau ook verlagen door vier moleculen waterstof met één kooldioxide te laten reageren tot één methaan en twee water.3

Dus, na al deze chemie, welke gassen zitten er in onze scheten, en in welke hoeveelheden?

De meeste gassen die we uit onze darmen laten ontsnappen zijn reukloos, en tot een kwart bestaat gewoon uit zuurstof en stikstof uit ingeslikte lucht. Hoewel – zoals je zult hebben geroken – scheten sterk verschillen van persoon tot persoon, bestaat ongeveer driekwart uit kooldioxide, waterstof en methaan dat door onze darmflora wordt geproduceerd. Slechts een derde van ons heeft een methaan-genererende flora, volgens gastro-enteroloog Michael Levitt van het Minneapolis Veterans’ Affairs Medical Centre in de VS. Sinds de jaren zeventig heeft Levitt de leiding genomen bij het bepalen van de gassamenstelling in de darmen, soms door buisjes in het rectum van patiënten in te brengen om hun scheten op te vangen. In 1998 gebruikte Levitts team rectale buisjes voor een gedetailleerd onderzoek naar de samenstelling van scheten bij zes gezonde vrouwen en tien gezonde mannen gedurende vier uur.4 Het totale gas dat de proefpersonen uitstootten varieerde van 106 ml tot 1657 ml, maar slechts vier proefpersonen lieten methaan ontsnappen en de grootste scheet liet meer dan een halve liter waterstof achter. En de metingen van Levitts team suggereren dat de stinkende componenten ook niet veel waterstof verbruiken. Waterstofsulfide, methanethiol, dat naar rotte kool ruikt, en het knoflookachtige dimethylsulfide maakten samen gemiddeld slechts 50 ppm uit van elke scheet.

Hoeveel scheten zijn dat?

In vier uur lieten de 16 proefpersonen tussen drie en negen scheten, met een gemiddeld volume van 100 ml per scheet. Die frequentie komt precies overeen met wat Rosemary Stanton en Terry Bolin van de Universiteit van New South Wales in Australië in 1998 bij gezonde mensen zagen.5 Stanton legt uit dat zij scheten bestudeerden omdat zij “ontdekten dat mensen veel voedingsvezels mijden omdat zij geloven dat winderigheid een teken is van een slechte spijsvertering”. Daarom vroegen zij 60 mannen en 60 vrouwen om hun scheten te tellen en hun voedselinname bij te houden. De mannen lieten tussen twee en 53 keer per dag een scheet, met een gemiddelde van 12,7, terwijl de vrouwen tussen één en 32 keer per dag een scheet lieten, met een gemiddelde van 7,1 keer. Het aantal scheten was hoger wanneer mensen meer vezels aten. De studie toont aan dat scheten laten normaal is, zegt Stanton.

Hoe kunnen gassen die alleen in onze darmen worden geproduceerd iets zeggen over onze gezondheid?

Er zijn aanwijzingen dat een verstoord microbieel evenwicht in de darmen, zoals bij het prikkelbare darmsyndroom (IBS) en andere ziekten, veranderingen in het waterstof- en methaangehalte veroorzaakt, zegt Ben de Lacy Costello van de University of the West of England in het Verenigd Koninkrijk. Het is mogelijk dat methaan kan bijdragen tot constipatie, omdat het de samentrekkingen van de darmspieren, bekend als peristaltiek, lijkt te remmen. Ook waterstofsulfide kan de samentrekking van de spieren afremmen en wordt in verband gebracht met schade aan de darmwand en misschien ook met inflammatoire darmziekten (IBD) en darmkanker. Er zijn echter vragen over het nut van ademtests omdat veel mensen veel waterstof en methaan produceren om verschillende moeilijk te ontwarren redenen. En Levitt zegt dat hij niet gelooft dat methaanproductie iets te maken heeft met prikkelbare darmen.

Daarop zijn De Lacy Costello en zijn collega’s verder gegaan dan de meest voorkomende gassen en hebben zij vluchtige verbindingen bestudeerd die in zeer lage concentraties vrijkomen uit uitwerpselen.6 Aanvankelijk bootsten zij de omstandigheden in de dikke darm na door uitwerpselen en voedingsbodem in een bakje te mengen. Ze absorbeerden vluchtige chemicaliën op plastic vezels boven het mengsel of pompten ze door een buisje naar buiten, om te worden geanalyseerd met gaschromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie. Het team vond 297 verbindingen, waaronder vluchtige zwavelverbindingen en moleculen zoals indool en skatool, die vaak in verband worden gebracht met de geur van uitwerpselen. Zij vonden ook andere, aangenamer ruikende verbindingen, waaronder alfa- en bèta-pineen en limoneen. De patronen van deze verbindingen verschilden tussen gezonde mensen en mensen met colitis ulcerosa, of diarree veroorzakende Clostridium difficile en Campylobacter jejuni infecties.

Betekenen de pineen en limoneen dat de geur van scheten of uitwerpselen een denne-achtige, citroenachtige zweem heeft?

sschien, maar zelfs bij zeer lage concentraties in verhouding tot andere verbindingen kunnen indool, skatool en zwavelverbindingen nog steeds het geurprofiel overheersen, aldus De Lacy Costello.

Is het verzamelen van verbindingen uit uitwerpselen zoals zijn team heeft gedaan niet een beetje langdradig om nuttig te zijn?

In een andere studie, gepubliceerd in 2014, hebben ze de massaspectrometer vervangen door een eenvoudiger, goedkopere, metaaloxide-halfgeleiderdetector, waardoor het totale systeem kan worden geminiaturiseerd.7 Als je een instrument kunt ontwerpen dat monsters kan classificeren alleen op basis van hun patronen van vluchtige stoffen, dan is het misschien mogelijk om ziektes te diagnosticeren zonder de werkelijke identiteit van de verbindingen te kennen”, zegt De Lacy Costello. Tot nu toe kan het systeem fecesmonsters van patiënten met IBS onderscheiden van patiënten met IBD met een nauwkeurigheid van 76%. Het team van De Lacy Costello is ook bezig met de ontwikkeling van een ‘elektronische neus’ om te proberen deze te gebruiken als een vroegtijdige waarschuwingstest of screeningsinstrument voor darmkanker.

Zal het dus mogelijk zijn om op ziekten te testen door scheten te meten?

‘Er is een grote kans dat sommige ziekten in de toekomst kunnen worden gediagnosticeerd door directe monitoring van lichaamsemissies, zoals scheten, huidemissies, of adem,’ zegt De Lacy Costello. Dit is zeker het doel van teams van wetenschappers over de hele wereld. Levitt denkt dat je scheten mogelijk kunt gebruiken voor diagnose als je ze opvangt met rectale buisjes, zoals hij deed. Hij denkt echter dat anders het effect van de lucht die de gassen en sporenverbindingen verdunt, te oncontroleerbaar zou zijn. Dus helaas kan het idee wel eens een hoop oude onzin blijken te zijn.

Zorgen bonen er echt voor dat je scheten laat?

In 2011 bleek uit drie verschillende proeven die gedurende een aantal weken werden uitgevoerd, dat ongeveer de helft van de deelnemers meer scheten liet als ze elke dag pintobonen of gebakken bonen aten.8 De toename nam echter af naarmate het dieet werd voortgezet, waarbij het systeem van de betrokken deelnemers zich aanpaste en hun scheetfrequentie na een paar weken weer normaal werd. Levitt heeft dit effect aan den lijve ondervonden. Er is iets vreemds met bonen: er zijn variaties van individu tot individu, en variaties in de tijd, en ik weet niet waar dat aan ligt,’ zegt hij. ‘Maar ik heb een man bonen gegeven, en er is geen twijfel dat hij meer gas maakte op de bonen dan op enig ander soort koolhydraat.’

Wat is de beste manier om scheten onder controle te houden?

‘Houd het niet te lang vast – dat veroorzaakt pijn en IBS bij gevoelige mensen,’ zegt Stanton. ‘Het vermijden van voedingsvezels kan de gasproductie verminderen, maar voedingsvezels zijn om vele redenen belangrijk – ze verlagen het risico op darmkanker, aambeien en diverticula. Oplosbare vezels in haver en veel fruit en groenten verhogen de groei van “goede” bacteriën in de dikke darm. De bacteriën produceren dan vetzuren met een korte keten die worden geabsorbeerd uit de dikke darm en helpen het serumcholesterolgehalte en misschien ook het bloedglucosegehalte te verlagen”. In Levitts experimenten slaagde het viermaal daags eten van geactiveerde houtskool gedurende een week er niet in de scheetgeur of het scheetvolume onder controle te houden.9 Afgezien van de ongewenste optie om minder vezels te eten is de enige andere suggestie die hij heeft ‘stoppen met het inslikken van lucht’. Dus, zolang de scheten je geen fysieke pijn bezorgen, moeten jij en je omgeving misschien maar leren om de andere wang toe te keren.

Andy Extance is een wetenschapsschrijver uit Exeter, UK