Welche metabolischen Wirkungen hat intermittierendes Fasten / eine Fastendiät?

Der Begriff Fasten bezeichnet im Allgemeinen eine längere Zeit ohne Nahrung. Es gibt verschiedene Formen des intermittierenden Fastens, die sich durch die Dauer der Fastenintervalle unterscheiden (siehe Tabelle 1). Es wird behauptet, dass intermittierende Fastenregime durch Regulierung des Stoffwechsels zu Gesundheit und Gewichtsverlust beitragen. Ihre gesundheitlichen Vorteile werden vermutlich durch die Beeinflussung der zirkadianen Biologie, des Darmmikrobioms und der Schlafqualität sowie anderer veränderbarer Lebensgewohnheiten vermittelt. Es gibt auch Hinweise, die die Vorstellung unterstützen, dass allein das Auslassen oder starke Reduzieren abendlicher Mahlzeiten (wodurch sich die nächtlichen Fastenintervalle verlängern) zu dauerhaften Verbesserungen der menschlichen Gesundheit führen könnte.

Obwohl viele intermittierende Fastenregime am Menschen erprobt wurden, fanden die bisherigen Untersuchungen überwiegend an Nagetieren statt. Die Studien, die die Wirksamkeit intermittierenden Fastens für die menschliche Gesundheit stützen, umfassten meist weniger als 50 Teilnehmer und relativ kurze Interventionszeiträume. Daher bleibt die statistische Aussagekraft der Auswertung ihrer Ergebnisse begrenzt.

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über intermittierende Fastenregime und erläutert ihre gesundheitlichen Vorteile sowie die zugrunde liegenden physiologischen Mechanismen.

Fasten an alternierenden Tagen

Dieses Modell umfasst abwechselnde Fastentage ohne Kalorienzufuhr und Esstage, an denen Speisen und Getränke frei konsumiert werden dürfen (ad libitum). Untersuchungen zum alternierenden Fasten bei Nagetieren kamen zu dem Ergebnis, dass Adipositas zurückging und die Senkung der Nüchterninsulin- und Glukosewerte ebenso wirksam war wie bei einfacher Kalorienrestriktion. In adipösen Nagetiermodellen wurde außerdem gezeigt, dass alternierendes Fasten das Gesamtcholesterin und die Triglyzeridwerte (TG) im Plasma sowie eine Fettleber und Entzündungen verringert und günstige Wirkungen auf Krebsrisikofaktoren wie die Zellvermehrung hat.

Die wenigen Daten zum Fasten an alternierenden Tagen deuten darauf hin, dass dieses Regime zu mäßigem Gewichtsverlust und Verbesserungen einiger Stoffwechselparameter führen könnte. Berichte über ausgeprägten Hunger an den Fastentagen erschweren jedoch die Anwendung dieses Ansatzes.

Modifizierte Fastenregime

Modifizierte Fastenregime umfassen Ernährungstage, an denen die Energiezufuhr an geplanten Fastentagen auf etwa 20-25% des gesamten täglichen Energiebedarfs begrenzt wird (eine Verringerung um 75%). Der hier verwendete Begriff Fasten beschreibt Zeiten stark begrenzter Energiezufuhr und keine vollständige Nahrungskarenz. Deshalb wird dieses Regime auch als „intermittierende Energierestriktion“ bezeichnet. Dieses Regime mit Energierestriktion an 2 nicht aufeinanderfolgenden Tagen pro Woche und Essen ohne Kalorienzählen an den anderen 5 Wochentagen liegt der beliebten 5:2-Diät zugrunde.

Es gibt nur eine begrenzte Zahl von Studien zu modifizierten Fastenregimen. Untersuchungen zeigten, dass diese Ernährungsgewohnheiten zu Gewichtsverlust führten und dass sie auf Glukose, Fette und inflammatorische (entzündliche) Marker mäßige und uneinheitliche Wirkungen hatten. Bei den Anwendern wurde im Allgemeinen neben weniger Anspannung, Ärger und Müdigkeit sowie mehr Selbstvertrauen und positiverer Stimmung eine allgemeine Verbesserung der Stimmung beobachtet.

Übersichtsarbeiten und Metaanalysen zeigten jedoch, dass die allgemeinen metabolischen Vorteile intermittierender Energierestriktion denen kontinuierlicher Energierestriktion nicht überlegen sind. Zudem wird Energierestriktion an 2 oder mehr Tagen pro Woche die Gesundheit älterer Menschen und von Personen mit chronischen Erkrankungen wie Diabetes negativ beeinflussen.

Zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme

Bei Nagetieren wurden zahlreiche Fastenmodelle mit täglichen Fastenintervallen von 12 bis 21 Stunden angewendet. Im Allgemeinen wurde beobachtet, dass zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme die Insulinresistenz sowie Gesamtcholesterin, Triglyzeride, Glukose, Insulin, Interleukin 6 (IL-6) und TNF-a senkt.

Interessanterweise waren die Wirkungen intermittierenden Fastens auf den Gewichtsverlust unterschiedlich, obwohl günstige gesundheitliche Wirkungen beobachtet wurden.

Zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme und zirkadiane Rhythmen sind für einen gesunden Stoffwechsel wichtig. Nagetiere, die ad libitum (ohne Kalorien- oder Zeitbegrenzung) mit einer fettreichen Kost (YYD) gefüttert werden, essen tagsüber und nachts und stören dadurch ihren normalen nächtlichen Fresszyklus. So gefütterte Mäuse werden adipös und können nach der Störung des Stoffwechselgleichgewichts Typ-2-Diabetes entwickeln. Ob die durch YYD verursachte Stoffwechselstörung auf der Zusammensetzung der Nahrung, der höheren Nettokalorienzufuhr, gestörten zirkadianen Rhythmen oder einer Kombination dieser Faktoren beruht, ist nicht bekannt. Interessanterweise waren Mäuse, deren YYD-Fütterung während der normalen nächtlichen Fresszeit auf 8 Stunden begrenzt war, trotz gleicher Energieaufnahme im Vergleich zu ad libitum gefütterten Mäusen vor Adipositas, Hyperinsulinämie, Fettleber und Entzündungen geschützt. Zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme erwies sich als wirksam gegen ernährungsbedingte Adipositas und damit verbundene Stoffwechselstörungen.

In den wenigen Studien am Menschen, die die Wirkungen zeitlich begrenzter Nahrungsaufnahme mit längeren nächtlichen Fastenintervallen untersuchten, war eine Mahlzeit täglich auch mit niedrigeren Nüchternglukosewerten und Verbesserungen des LDL- und HDL-Cholesterins verbunden.

Viele Menschen interessieren sich für die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen des Frühstückens oder des Verzichts darauf (also einer raschen Verlängerung der Nacht bis zum Mittagessen). Denn sich auf das Auslassen des Frühstücks zu konzentrieren (entsprechend 13 Stunden Fasten) erscheint im Vergleich zu anderen Fastenregimen relativ einfach.

Eine Studie an adipösen Personen untersuchte die Wirkungen des Auslassens des Frühstücks. An Tagen ohne Frühstück hatten die Teilnehmer zur Mittagszeit Hunger. Ihr Ghrelinspiegel im Plasma (Hungerhormon) war höher als an Tagen mit Frühstück. Die Teilnehmer nahmen an Tagen ohne Frühstück beim Mittagessen mehr Kalorien auf. Zudem waren ihre postprandialen (nach der Mahlzeit gemessenen) Glukose- und Insulinwerte nach dem Mittagessen im Vergleich zum Tag ohne Frühstück ebenfalls höher.

Es wurde beobachtet, dass die Hormone, die Sättigung und Appetit regulieren, durch langes morgendliches Fasten beeinflusst werden.

Religiöses Fasten

Die veröffentlichten Untersuchungen zu religiös begründeten Fastenregimen sind nahezu ausschließlich Beobachtungsstudien.

Ramadanfasten: Während des Ramadan fasten gesunde erwachsene Muslime von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Während der Fastenzeit sind neben Nahrung auch Flüssigkeitsaufnahme, Rauchen und die Einnahme von Medikamenten untersagt. Je nach geografischem Wohnort der Fastenden können die täglichen Fastenintervalle im Ramadan zwischen 11 und 22 Stunden liegen. Das islamische Fasten im Ramadan verlangt keine Begrenzung der Energiezufuhr. Werden jedoch Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme eingeschränkt, kann sich das Körpergewicht verändern.

Der Ramadan ist die verbreitetste Form zeitlich begrenzter Nahrungsaufnahme und führt zu vorübergehendem Gewichtsverlust, während die Hinweise auf Verbesserungen metabolischer Marker uneinheitlich sind. Ramadanfasten ist jedoch biologisch nicht mit den menschlichen zirkadianen Rhythmen vereinbar. Deshalb sollte beim Ramadanfasten kein erwünschter Gewichtsverlust erwartet werden.

Andere religiöse Fastenformen: Bei Anhängern der Kirche Jesu Christi der Heiligen der Letzten Tage, die angaben, regelmäßig zu fasten (29%), wurden ein deutlich geringeres Gewicht, niedrigere Nüchternglukosewerte und seltener Diabetes sowie Gefäßverschlüsse beobachtet. Siebenten-Tags-Adventisten leben etwa 7,3 Jahre länger als andere weiße Erwachsene. Die höhere Lebenserwartung dieser überwiegend in Kalifornien in der Blue Zone lebenden Menschen wird hauptsächlich auf gesunde Lebensgewohnheiten zurückgeführt. Sie rauchen nicht, ernähren sich pflanzenbasiert und bewegen sich regelmäßig. Siebenten-Tags-Adventisten nehmen die letzte ihrer beiden täglichen Mahlzeiten in der Regel am Nachmittag ein und essen abends nichts. Daher sind ihre nächtlichen Fastenintervalle lang.

Zu verschiedenen religiösen Fastenformen liegen überwiegend Beobachtungsdaten vor. Es zeigte sich, dass diese aus religiöser Überzeugung angewandten Regime vorübergehenden Gewichtsverlust bewirken können und auf andere metabolische Marker uneinheitliche Wirkungen haben.

Epidemiologische Studien

• Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen nächtlichem Essen bei Schichtarbeitern und einem erhöhten Risiko für Adipositas, Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs (insbesondere Brustkrebs).
• Ebenso wurde beobachtet, dass der Verzehr des größten Teils der Tagesenergie früh am Tag und wenig oder keine Nahrungsaufnahme am Abend und danach mit geringerem Gewicht und besserer Gesundheit verbunden sind.
• Daten aus den National Health and Nutrition Examination Surveys zeigten, dass jede Verlängerung der nächtlichen Fastenzeit um 3 Stunden erhöhte HbA1c-Raten deutlich verringerte.
• Bei Frauen, die nach 17: 00 Uhr weniger als 30% ihrer täglichen Kalorien aufnahmen, wurden deutlich niedrigere CRP-Werte beobachtet.
• In einer wichtigen Studie wurden die nächtlichen Fastenzeiten von 2.337 genesenen Brustkrebspatientinnen verfolgt. Über 7 Jahre zeigte sich bei Frauen mit einer nächtlichen Fastenzeit <13 Stunden ein erhöhtes Risiko für ein Brustkrebsrezidiv. In dieser Studie wurde auch beobachtet, dass bei Personen, die häufig kleine Zwischenmahlzeiten verzehrten (also kurze Fastenzeiten hatten), HbA1c anstieg und die Schlafdauer abnahm.
• Obwohl die Ergebnisse von Beobachtungsstudien begrenzt sind, unterstützen diese Daten im Allgemeinen die Hypothese, dass frühe Energieaufnahme am Tag und längere nächtliche Fastenintervalle das Risiko mehrerer verbreiteter chronischer Erkrankungen verringern könnten.

Mögliche Mechanismen der gesundheitlichen Wirkungen des Fastens

Abbildung 1. Oben sind die Zusammenhänge zwischen intermittierendem Fasten und gesundheitsrelevanten Faktoren dargestellt. Es wird angenommen, dass zirkadiane Biologie, Darmmikrobiom und veränderbare Lebensgewohnheiten dabei eine Rolle spielen, wie intermittierende Fastenregime die Stoffwechselregulation beeinflussen. Durch günstige Wirkungen auf biologische und physiologische Systeme kann ein positives metabolisches Umfeld entstehen, das die Entwicklung von Adipositas, Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs verzögert.

Zirkadiane Biologie

Damit ihre physiologischen Aktivitäten zur günstigsten Zeit stattfinden, haben Organismen eine innere zirkadiane / biologische Uhr entwickelt. Die zirkadiane Biologie hat sich so entwickelt, dass Aktivitäten auf die Nacht oder den Tag begrenzt werden.

Abbildung 2. Zirkadiane Rhythmen treten in 24-stündigen Tag-Nacht-Zyklen (Hell-Dunkel-Zyklen) auf und beeinflussen unser zelluläres und psychisches Verhalten. Wenn die Hauptuhr im suprachiasmatischen Kern des Gehirns und die peripheren zirkadianen Uhren (außerhalb des Gehirns), etwa in Leber-, Fett- und Skelettmuskelzellen, nicht synchron arbeiten, kann das Risiko chronischer Erkrankungen steigen. Die Hinweise auf den Einfluss von Nahrungssignalen und zirkadianen Zeitgebern auf die Festlegung der Essenszeiten beruhen jedoch überwiegend auf Tierstudien. Außerdem gibt es Belege dafür, dass Schichtarbeit beim Menschen die zirkadianen Rhythmen stört und wie oben beschrieben mit erhöhten Risiken für kardiometabolische Erkrankungen und Krebs verbunden ist.

Zirkadiane Rhythmen beeinflussen den menschlichen Stoffwechsel im Tagesverlauf. Die Insulinsensitivität nimmt im Verlauf des Tages und der Nacht ab. Dies beruht teilweise auf dem zirkadianen Rhythmus der Insulinausschüttung und der insulinhemmenden Wirkung des nachts vermehrt ausgeschütteten Wachstumshormons. Die Insulin- und Glukoseantworten nach Mahlzeiten nehmen dagegen im Verlauf des Tages und der Nacht zu. Deshalb sind nachts verzehrte Mahlzeiten selbst bei gleicher Zusammensetzung wie tagsüber mit einer höheren postprandialen (nach der Mahlzeit auftretenden) Glukose- und Insulinexposition verbunden. Mit der Zeit führt dies zu steigenden HbA1c-Werten und einem Risiko für Typ-2-Diabetes.

Kurzzeitige Interventionsstudien, die gezielt zirkadiane Rhythmen bei Menschen stören, haben metabolische Folgen. Wird beispielsweise der Tag von 24 auf 28 Stunden verlängert und dadurch der zirkadiane Rhythmus beeinflusst, wurde bereits nach 3 Zyklen eine erhöhte Insulinresistenz beobachtet. Wird abends nichts oder nur wenig Energie aufgenommen (bei Fastenregimen ohne nächtliche Energiezufuhr), wurde beobachtet, dass der zirkadiane Rhythmus die zeitlichen hormonellen Antworten nach Nahrungsaufnahme (postprandial) synchronisiert.

Gastrointestinale Mikrobiota (Darmflora, nützliche Bakterien)

Viele Funktionen des Gastrointestinaltrakts (Magen-Darm-Trakt) stehen in enger Wechselwirkung mit dem Schlaf-Wach-Rhythmus (zirkadianen Rhythmus). Beispielsweise sind Magenentleerung und Durchblutung tagsüber stärker, und metabolische Antworten auf Glukoseaufnahme erfolgen morgens schneller. Daher ist zu bedenken, dass längerfristige Veränderungen des zirkadianen Rhythmus die Magen-Darm-Funktion beeinflussen und Stoffwechsel sowie Gesundheit beeinträchtigen können.

Die Zusammensetzung des Darmmikrobioms beeinflusst die Stoffwechselgesundheit. Die Darmmikrobiota wird durch die Ernährung geprägt und besitzt einen durch Nahrungssignale regulierten zirkadianen Rhythmus. Intermittierendes Fasten kann die Darmmikrobiota unmittelbar beeinflussen. Eine längere Fastenzeit (also eine Ruhephase für den Darm) verringert die Darmdurchlässigkeit und dadurch die bei adipösen Menschen erhöhte postprandiale Endotoxämie sowie die Aktivierung systemischer Entzündungen.

In den letzten Jahren wurde berichtet, dass ein während des Fastens im Gehirn aktiver Gehirn-Darm-Signalweg die Integrität des Darmepithels verbessert und dadurch das Energiegleichgewicht unterstützt.

Fastenregime scheinen günstige Wirkungen auf die Darmmikrobiota zu haben. Künftige Studien, die die gesundheitlichen Auswirkungen von Fastenregimen auf die menschliche Mikrobiota charakterisieren, werden wichtige Beiträge zu diesem Gebiet leisten.

Veränderbare Lebensgewohnheiten

Fastenregime können veränderbare gesundheitsbezogene Verhaltensweisen beeinflussen. Eine Untersuchung an übergewichtigen jungen Erwachsenen zeigte, dass nächtliche Fastenzeiten von mehr als 14 Stunden zu statistisch signifikanten Verringerungen der Energieaufnahme und des Gewichts sowie zu Verbesserungen der berichteten Schlafzufriedenheit, der Sättigung vor dem Zubettgehen und des Energieniveaus führten.

Energieaufnahme. Studien zum alternierenden Fasten und zum modifizierten alternierenden Fasten zeigten bei beiden Fastenformen eine verringerte anschließende Energieaufnahme. Untersuchungen zum alternierenden Fasten zeigten, dass schon 1 Fastentag oder eine Kalorienrestriktion um 75% die Kalorienaufnahme während der folgenden 3 Tage um etwa30% verringerte.

In 73% der Studien zum intermittierenden Fasten wurde ein statistisch signifikanter Gewichtsverlust beobachtet. Die meisten Fastenregime verkürzen die insgesamt zum Essen verfügbare Zeit und können so die Gesamtenergieaufnahme und das Adipositasrisiko verringern. Der Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme im Verhältnis zum 24-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus hat einen wichtigen Einfluss auf die Nahrungsaufnahme, die Energieeffizienz und letztlich die Gewichtskontrolle. Untersuchungen an Nachtschichtarbeitern, die den Großteil ihrer täglichen Kalorien nachts aufnehmen und ein hohes Adipositasrisiko haben, zeigten Veränderungen appetitregulierender Hormone (Leptin, Ghrelin, Xenin).

Energieverbrauch. Studien an Nagetieren zeigen, dass zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme die Bewegung steigert und zirkadiane Aktivitätsrhythmen verbessert. Daten beim Menschen deuten jedoch darauf hin, dass intermittierende Fastenregime keinen deutlichen Unterschied bei der körperlichen Aktivität bewirken.

Schlaf. Studien, die den Zusammenhang zwischen intermittierendem Fasten und Schlaf bei Erwachsenen direkt untersuchen, sind sehr begrenzt. Es wurde gezeigt, dass regelmäßiges Auslassen des Frühstücks (und damit längeres nächtliches Fasten) gegenüber Kontrollpersonen keinen Einfluss auf Aufwachzeit, Einschlafzeit oder Schlafdauer hat. Viele Beobachtungsstudien weisen jedoch darauf hin, dass insbesondere nächtliches Essen ungünstige Wirkungen wie kürzere Schlafdauer und schlechtere Schlafqualität haben kann. Zudem wurde berichtet, dass nächtliches Essen häufig zu Insulinresistenz, Adipositas und erhöhten Risiken für Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs führen könnte. Insbesondere wird angenommen, dass spätes Essen zur zirkadian unpassenden Zeit zu zirkadianer Synchronisation und anschließend zu Störungen des normalen Schlafmusters führt.

Es gibt nur wenige Studien, die den Zusammenhang zwischen intermittierendem Fasten und Schlaf bei Erwachsenen unmittelbar untersuchen. Längeres nächtliches Fasten könnte neben einer geringeren täglichen Energieaufnahme die gemeinsamen potenziellen Wirkungen auf Schlaf, körperliche Aktivität und zirkadiane Aktivitätsrhythmen verstärken. Dadurch könnte auch eine Verringerung der Risiken für kardiometabolische Erkrankungen und Krebs erwartet werden.

Fazit

Längere Fastenzeiten können viele günstige Wirkungen auf die menschliche Gesundheit haben. Bereits längeres Fasten vom Abend bis zum Morgen an nur 1 Tag pro Woche kann zahlreiche mit chronischen Erkrankungen verbundene metabolische Marker wie Insulin und Glukose auf normale Werte senken. Deshalb wird empfohlen, vor einer Blutentnahme für Untersuchungen 8-12 Stunden nüchtern zu bleiben (zu fasten). Menschen ohne gesundheitliche Probleme können intermittierende Fastenregime anwenden.

Intermittierendes Fasten lässt sich als vielversprechender nichtpharmakologischer (nichtmedikamentöser) Ansatz zum Abnehmen und zur Verbesserung der Stoffwechselgesundheit beschreiben. Es darf jedoch nicht vergessen werden, dass ein Fastenregime für ältere Menschen, Personen unter medikamentöser Behandlung, chronisch Kranke und Menschen, die mehr als zwei Tage pro Woche fasten, gesundheitsschädliche Wirkungen haben kann.

Wissenschaftlich ist es wichtig und notwendig zu fragen, ob ein regelmäßig angewandtes intermittierendes Fastenregime eine umsetzbare und nachhaltige Strategie zur Förderung der Stoffwechselgesundheit in der Bevölkerung darstellt. Deshalb werden weitere kontrollierte klinische Studien benötigt, die langfristige metabolische Verbesserungen und Auswirkungen intermittierender Fastenregime auf das Körpergewicht untersuchen.