Perché la cacca puzza: la colpa è dei batteri intestinali, lo studio di Moore sulle molecole volatili

Non sarà una domanda esistenziale sull’origine della vita e dell’universo, ma ce la siamo fatta tutti almeno una volta nella vita: perché la cacca puzza? La risposta sta nelle molecole volatili (VOC) che si formano quando i batteri degradano carboidrati, proteine e grassi nel colon. Una su tante, lo scatòlo, nonostante sia presente in piccole concentrazioni, è il responsabile di quel tipico odore di feci e che, strano a dirsi, in basse concentrazioni è addirittura usato come ingrediente per profumi (infatti è presente nell’olio essenziale del gelsomino). In realtà, però, la puzza delle feci è il risultato di un delicato accordo tra un’orchestra di molecole, piuttosto che l’esibizione di un singolo musicista: acidi grassi a catena corta (Short Chain Fatty Acids, SCFA), e composti solforati, i principali responsabili della puzza di feci, insieme allo scatòlo, secondo uno studio di Moore del 1987. Oltre a essere una curiosità, sapere cosa c’è nelle nostre feci si sta rivelando molto utile a livello diagnostico soprattutto per patologie gastrointestinali.

Le cause delle feci maleodoranti: gli studi scientifici

Le feci umane non sono altro che il prodotto finale di un enorme laboratorio chimico: il microbiota intestinale. Gran parte dei composti volatili che percepiamo come "puzza" nasce, infatti, dalla fermentazione batterica di carboidrati, proteine e amminoacidi che non abbiamo digerito nei tratti principali dell’intestino e che vengono definitivamente “distrutti” nel colon.

Il lavoro di riferimento in questo campo è quello di Garner e colleghi, pubblicato su The FASEB Journal nel 2007. I ricercatori hanno analizzato le feci di 30 donatori sani tramite tecniche di head space, (nello specifico la microestrazione in fase solida, SPME), che permettono di “catturare” i composti volatili presenti nell'aria appena sopra il campione, senza bisogno di toccarlo direttamente. Grazie alla gas-cromatografia, uno strumento che separa le diverse molecole di un campione una per una (una sorta di setaccio chimico) hanno identificato ben 297 composti volatili diversi, appartenenti a tre famiglie principali:

• acidi grassi a catena corta (SCFA): in particolare acido acetico, butanoico e pentanoico. Sono i composti più abbondanti nelle feci e nascono dalla fermentazione batterica dei carboidrati non digeriti (in particolare la fibra alimentare) da parte di batteri come i Bacteroides.
• composti solforati: metantiolo, dimetildisolfuro, dimetiltrisolfuro e idrogeno solforato, che derivano principalmente dal metabolismo della metionina ad opera di clostridi come Clostridium sporogenes. Anche l'idrogeno solforato ha un'origine simile, generato da batteri solfato-riduttori a partire da composti solforati della dieta. Attenzione quindi se mangiate uova, aglio, cipolla e altri alimenti che contengono zolfo: la vostra cacca sarà ricchissima di questi composti solforati e avrà un odore particolarmente simile a quello delle uova marce.
• composti azotati: soprattutto indolo e scatòlo (3-metilindolo), sono i prodotti della fermentazione batterica del triptofano, un amminoacido che il nostro intestino non riesce ad assorbire completamente e che quando arriva al colon viene “spezzettato” in questi due composti maleodoranti. Fun Fact: sono presenti anche in alcuni fiori, come il gelsomino.

Le tecniche di head space utilizzate lasciano fuori però alcune importanti molecole odorose della cacca: putrescina e cadaverina, prodotte da batteri come Escherichia coli, non si adattano bene a questa tecnica. Studi successivi, tra cui uno pubblicato sulla rivista Nutrients, hanno però permesso di misurarle e annoverarle nell’orchestra di composti puzzolenti delle feci.

Questione di soglia olfattiva, non di quantità

Il primo studio a concentrarsi sull’odore tipico di cacca e sui composti che lo determinano è stato quello di Moore, Jessop e Osborne del 1987 pubblicato su Gastroenterology. I ricercatori hanno isolato specificamente le molecole odorose delle feci e hanno concluso che i  veri protagonisti dell'odore fecale sono dei solfuri metilici (metantiolo, dimetildisolfuro e dimetiltrisolfuro) descritti rispettivamente dagli stessi autori come dall'odore di "cavolo marcio", "pungente-sulfureo" e "ripugnante e nauseante".

Ma allora perché si legge ovunque che il responsabile dell’odore di feci è lo scatòlo?  Lo stesso studio di Moore ha dimostrato che scatòlo e indolo, allo stato puro, producono in realtà un odore che ricorda più la naftalina delle palline antitarme che la cacca. Il punto è che la concentrazione e la percezione odorosa sono due cose diverse. È vero che lo scatòlo è presente in concentrazioni più basse, sia rispetto agli SCFA che rispetto ai composti solforati, ma ha una soglia olfattiva (la concentrazione minima necessaria perché il naso umano riesca a percepirlo) molto più bassa: in uno studio del 2023 la sua soglia olfattiva nelle emissioni in aria è riportata pari a 0,00309 mg/m³.

Oltre allo scatòlo, anche i composti solforati sono percepibili già a tracce infinitesimali, mentre gli acidi grassi a catena corta hanno invece soglie olfattive relativamente alte e per questo contribuiscono in maniera minore alla sinfonia maleodorante delle feci.

Dimmi come puzza la tua cacca e ti dirò come stai: i VOC

Tutto ciò non è solo una curiosità da snocciolare agli amici (possibilmente non a cena), ma può rivelarsi molto utile per diagnosticare diversi stati patologici. Sempre Garner e colleghi hanno confrontato il profilo di VOC di donatori sani con quello di pazienti affetti da colite ulcerosa, infezione da Campylobacter jejuni e da Clostridium difficile, trovando schemi di molecole nettamente diversi da un gruppo all'altro, al punto da poter differenziare le tre patologie con un'accuratezza predittiva del 94,9%. Sempre sul fronte della salute gastrointestinale, un altro studio, pubblicato su Frontiers in Medicine, ha invece testato l'uso di una tecnica rapida ed economica (la spettrometria di mobilità ionica) per distinguere pazienti con sindrome dell'intestino irritabile da soggetti sani, ottenendo una buona capacità di distinguere tra i due casi e riuscendo perfino a differenziare i sottotipi della sindrome.

Studi più recenti hanno esteso questo approccio ben oltre le malattie gastrointestinali, suggerendo che alcuni composti possano essere presi come biomarcatori (in parole povere, come indicatori) per l'insorgenza e la progressione dell’Alzheimer. Un lavoro pubblicato su International Journal of Molecular Sciences ha analizzato i VOC fecali di pazienti con malattia di Alzheimer a diversi stadi cognitivi, trovando che i pazienti presentavano quantità più elevate di acidi ed esteri, mentre i soggetti sani mostravano più terpeni, composti solforati e aldeidi. In particolare, sembra che gli SCFA aumentino nelle fasi iniziali della malattia, in parallelo con specifici generi batterici come Faecalibacterium e Lachnoclostridium. Insomma, le nostre feci potrebbero essere sia una fotografia della nostra salute intestinale, ma addirittura una vera e propria sfera di cristallo per indagare a 360° il  nostro stato di salute.

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