Intermittierendes Fasten

Intermittierendes Fasten, engl. intermittent fasting (lat. intermittere = ‚unterbrechen / aussetzen‘), ist eine spezielle Form einer Diät, bei der ständig, in einem bestimmten Rhythmus, zwischen Zeiten der normalen Nahrungsaufnahme und des Fastens gewechselt wird. In verschiedenen Tiermodellen führt das intermittierende Fasten bei den so ernährten Tieren – im Vergleich zu Tieren mit konventioneller Ernährung – zu einer höheren Lebenserwartung und zu einer geringeren Rate an altersbedingten Erkrankungen.^[1] Der dabei erreichte Effekt ähnelt dem der Kalorienrestriktion.

Beschreibung

Beim intermittierenden Fasten folgen auf Zeitabschnitte ohne Nahrungsaufnahme Phasen mit normaler Ernährung. Der Rhythmus zwischen normaler Nahrungsaufnahme und Fasten ist dabei konstant und bei den meisten Laborversuchen ein 24-stündiger Wechsel. Das heißt, dass auf eine Phase von 24 Stunden Fasten eine Phase mit 24 Stunden normaler Ernährung folgt. Fasten bedeutet dabei der völlige Verzicht auf feste Nahrung und Flüssigkeitsaufnahme nur in Form von Wasser. Diese Form der Ernährung wird in der angelsächsischen Fachliteratur every other day diet (EOD, „jeden zweiten Tag Diät“) oder alternate day fasting (ADF) genannt, neuerdings auch 10in2.

Auswirkungen und Beobachtungen

Bereits seit Beginn der 20. Jahrhunderts weiß man aus Versuchen mit Nagetieren und vielen anderen Spezies, dass sich eine Restriktion der Nahrungsaufnahme – im Vergleich zur Ad-libitum-Ernährung – positiv auf die Lebenserwartung der Versuchstiere auswirkt.^[2] Darüber hinaus wird die Inzidenz für altersbedingte Erkrankungen nachweislich reduziert.^[3]

Viele Jahre ging man davon aus, dass diese positiven Effekte alleine durch eine Reduzierung der Energieaufnahme hervorgerufen werden. Eine reduzierte Energieaufnahme, so die These, bedeutet weniger Stress für die Körperzellen. Modifizierte Studien in den 1980er Jahren zeigten jedoch, dass dieses vereinfachte Erklärungsmodell offensichtlich falsch ist.^[4] In diesen neueren Studien erhielten die Versuchstiere einen Tag kein Futter und am nächsten Tag beliebig davon (ad libitum). Die Tiere konnten so den „Hungertag“ am nächsten Tag jeweils durch „vollfressen“ kompensieren. Im Vergleich mit der Kontrollgruppe, die jeden Tag ad libitum ernährt wurde, hatten die nach EOD ernährten Mäuse nur geringfügige Defizite bezüglich der Energieaufnahme. Teilweise war ihre Energieaufnahme sogar höher^[4] und das Körpergewicht wurde gehalten.^[5] Außerdem lebten die diätisch ernährten Tiere signifikant länger^[6] und waren deutlich widerstandsfähiger, als ihre jeden Tag ad libitum ernährten Artgenossen.^[1] Bei den EOD-Mäusen konnten im Serum reduzierte Spiegel an Glucose und Insulin gemessen werden.^[5] Der Blutdruck war deutlich herabgesetzt.^[7] Die Neuronen im Gehirn dieser Tiere waren zudem widerstandsfähiger gegenüber exzitotoxischem, durch Kainsäure induzierten, Stress.^[5] Das intermittierende Fasten bewirkt bei den Versuchstieren zudem ein deutlich reduziertes Tumorwachstum, sowohl bei implantierten, als auch induzierten Tumoren.^[8][9] Darüber hinaus ist die Überlebenszeit bei tumorösen Ratten, sowie bei Mäusen,^[10] beim intermittierendem Fasten erhöht.^[11][5] Bei Ratten hat das intermittierende Fasten zudem einen kardioprotektiven Effekt.^[12] Auch zeigten diese Tiere eine höhere Resistenz gegenüber Schlaganfällen.^[13] Auch auf die Nierenfunktion bei Ratten wirkt sich intermittierendes Fasten positiv aus. Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) und der renale Plasmafluss (RPF) konnten mit zunehmendem Alter aufrechterhalten werden. Auf die glomeruläre Permselektivität hatte das Fasten dagegen kaum einen Einfluss.^[14]

In einer Studie wurde bei Ratten durch okkludieren der linken Koronararterie eine chronische Herzinsuffizienz künstlich erzeugt. Zwei Wochen nach dem Eingriff wurde ein Teil der Tiere auf intermittierendes Fasten umgestellt, der Rest normal ernährt. Bei der auf intermittierendes Fasten umgestellten Gruppe lag die Überlebensrate nach sechs Wochen bei 88,5%, während sie in der anderen Gruppe nur 23% betrug. Das Verhältnis von Herzmasse zu Körpermasse war bei den auf Diät gesetzten Tieren signifikant niedriger (2,4 ±0,17 zu 3,9 ±0,18; P<0,01). Perfusionsversuche am isolierten Herzen zeigten bei den Diät-Ratten eine deutlich besser erhaltene Herzfunktion. Bei diesen Tieren waren auch eine Reihe von Angiogenesefaktoren, wie asHIF-1-α, BDNF und VEGF, im Herz hochreguliert. Entsprechend wurde immunhistochemisch bei diesen Tieren eine erhöhte Kapillardichte im Grenzgebiet des ischämischen Herzmuskels, sowie eine verstärkte Expression von VEGF in den Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) festgestellt. Anti-Apoptose-Faktoren wie Akt und Bcl-2 waren ebenfalls überexprimiert.^[15]

Darüber hinaus bewirkt intermittierendes Fasten bei Ratten, dass die Progression einer diabetischen Nephropathie deutlich gebremst wird.^[16] Im Modellorganismus BB-Ratte konnte durch intermittierendes Fasten die Inzidenz für Diabetes mellitus signifikant gesenkt werden.^[17]

Bei transgenetischen Mäusen vom Typ 3xTgAD, die die Alzheimer-Krankheit entwickeln, schnitten sowohl die Tiere mit kalorischer Restriktion als auch die mit intermittierendem Fasten besser bezüglich ihrer kognitiven Fähigkeiten ab als ihre normal ernährten transgenen Artgenossen.^[18]

Die Effekte der Lebensverlängerung sind allerdings stark abhängig vom Alter, in dem das intermittierende Fasten begonnen wurde, und vom Genotyp der Versuchstiere. Bei Mäusen eines bestimmten Genotyps (A/J) reduzierte sich sogar die mittlere Lebenserwartung und maximale Lebensdauer, wenn erst im Alter von zehn Monaten mit dem intermittierenden Fasten begonnen wurde. Begann man im Alter von sechs Monaten, so zeigte sich keine signifikante Veränderung, während ein Diätbeginn sechs Wochen nach der Geburt sowohl die mittlere Lebenserwartung, als auch die maximale Lebensdauer erhöhte. Beim Genotyp C57BL/6J waren bei sechs Wochen und sechs Monaten signifikant positive Effekte bezüglich mittlerer Lebenserwartung und maximaler Lebensdauer zu verzeichnen. Begann man bei diesem Stamm im Alter von 10 Monaten mit dem intermittierenden Fasten, so wurde die maximale Lebensdauer erhöht, während die mittlere Lebenserwartung unverändert blieb.^[19] Bei Ratten vom Genotyp Wistar konnte dagegen auch im Alter von 18 Monaten noch eine Lebensverlängerung durch intermittierendes Fasten erreicht werden.^[20] Beim Fadenwurm Caenorhabditis elegans kann durch das intermittierende Fasten die Lebenserwartung um 40 bis 56 Prozent erhöht werden.^[3]

Bei einer Studie mit übergewichtigen Asthmatikern verbesserten sich die Symptome der Patienten durch Intermittierendes Fasten. Der Peak Flow verbesserte sich innerhalb von drei Wochen nach dem Beginn des Fastens von durchschnittlich 335 l/min auf 382 l/min und blieb im Verlauf der Studie auf diesem Niveau. Der ASUI (Asthma Symptom Utility Index) der Patienten stieg parallel dazu ebenfalls an. Eine Reihe von Biomarkern für Entzündungen, wie beispielsweise TNF-α und BNDF, und oxidativem Stress, wie Nitrotyrosin, 8-Isoprostan und Carbonylproteinen (CP), waren im Blutserum der intermittierend fastenden Patienten deutlich reduziert.^[21]

Intermittierendes Fasten führt wie die Kalorienrestriktion zu ähnlichen physiologischen und metabolischen Veränderungen. Ein wesentlicher Unterschied ist jedoch, dass beim intermittierenden Fasten erheblich höhere Plasmakonzentrationen von Ketokörpern nachweisbar sind.^[22][23][24]

Ursachen für die positiven Effekte des intermittierenden Fastens

Die Ursachen für den lebensverlängernden Effekt bei Versuchstieren sind noch weitgehend unklar. Mehrere Modelle werden diskutiert.

Die Widerstandsfähigkeit der Körperzellen wird – so vermuten einige Autoren – durch das Wechselspiel von anabolen und katabolen Prozessen verbessert. Zudem werden möglicherweise geschädigte Zellen und Biomoleküle vermehrt "repariert".^[5]

Bei der Nahrungsaufnahme wird vom Körper Insulin ausgeschüttet. Über Rezeptor-Tyrosinkinasen werden dann mehrere Signalketten in Gang gesetzt. Dadurch werden gewebespezifische Effektorproteine beziehungsweise Prozesse aktiviert. Eine der Signalketten läuft über Proteinkinasen, was sich bei Modellorganismen nachweislich negativ auf die Lebenserwartung auswirkt.^[25] Die Ursache für diesen Effekt ist offensichtlich die Inhibierung von FOXO3. Dieser Transkriptionsfaktor reduziert die replikative Seneszenz. Zudem wird über die Insulin-Signalkaskade die Proliferationsrate erhöht, wodurch der Abbau der Telomere an den Enden der Chromosomen beschleunigt wird. Werden die für diese Signalkette notwendigen Gene in dem Modellorganismus Drosophila abgeschaltet (Gen-Knockout), so erhöht sich die Lebensdauer dieser Insekten um den Faktor zwei.^[26] Umgekehrt bewirkt das Fasten, dass vermehrt Sirtuin-1 exprimiert^[16] wird, was wiederum die Expression von FOXO3 anregt.^[27] FOXO3 versetzt die Zelle in eine Art Ruhezustand (Quieszenz), wodurch der Zellzyklus verlangsamt und die Produktion von antioxidativen Enzymen, wie Mangan-Superoxid-Dismutase (MnSOD) und Eisen-Superoxid-Dismutase (FeSOD), sowie der Katalase in den Zellen erhöht wird.^[28] Diese antioxidativen Enzyme helfen wiederum den Zellen besser mit oxidativem Stress umzugehen, der ein wesentlicher Faktor für die Alterung von Zellen ist.^[29]

Die GTPase RHEB spielt beim intermittierenden Fasten offensichtlich eine wesentliche Rolle. Die durch das Fasten hochregulierten Gene benötigen dieses Enzym für ihre Induktion.^[3]

Intermittierendes Fasten beim Menschen

Die an Modellorganismen erzielten Ergebnisse sind nicht ohne weiteres auf den Menschen übertragbar. In vielen Fällen wurde die Kontrollgruppe der Versuchstiere ad libitum ernährt und hatten eingeschränkte Bewegungsmöglichkeiten, was definitiv zu ungesunder Lebensweise durch Übergewicht führt. Es ist deshalb noch weitgehend ungeklärt, ob Intermittierendes Fasten bei Menschen mit einem niedrigen oder normalen Body-Mass-Index überhaupt einen positiven Effekt hat.^[30]

In statistisch nicht gesicherten Studien am Menschen konnten positive Ergebnisse erhalten werden. Dabei konnten bereits zwei Wochen nach dem Beginn der Diät signifikant positive Veränderungen festgestellt werden.^[31]
Bei gläubigen Muslimen wurden vor, während und nach dem Fastenmonat Ramadan Blutproben entnommen. Die Nahrungsaufnahme während des Ramadans ist dabei auf die Nachtstunden beschränkt und stellt eine Form des Intermittierenden Fastens dar. In den Blutproben konnte eine Zunahme der HDL und eine Abnahme der LDL-Werte über den Verlauf des Ramadans gemessen werden.^[32] Die Aggregationsneigung der Thrombozyten nahm während des Fastens ab.^[33][30]

Um evidenzbasierte Daten zu erhalten, besteht die Notwendigkeit für weitergehende Studien am Menschen. Das Ernährungsmuster des Intermittierenden Fastens kommt dem unserer Vorfahren vor Beginn von Ackerbau und Viehzucht näher, als die Essrhythmen der Neuzeit.^[34][35][30]

Allgemein erwiesen ist, dass eine ausgewogene und nicht zu reichliche Ernährung, zusammen mit einer gesunden Lebensweise, sowie körperlicher und geistiger Aktivität, die besten Maßnahmen gegen vorzeitiges Altern sind.^[28]

Geschichtliches

Die Ergebnisse der ersten kontrollierten Tierversuche zum intermittierenden Fasten wurden 1934 veröffentlicht.^[36] Als Versuchstiere dienten Mäuse. Das intermittierende Fasten war auf zwei Tage pro Woche beschränkt. Die beobachtete Lebensverlängerung wurde von den Autoren allerdings als nicht signifikant gewertet. Die intermittierend ernährten Männchen wurden im Mittel 745 Tage alt, die Weibchen 819. Im Vergleich dazu 712 beziehungsweise 773 Tage in der Kontrollgruppe. Bereits 1887 wurden von dem russischen Arzt^[37] von Seeland Versuche an Hühnern durchgeführt.^[38] Über die Auswirkungen auf die Lebensdauer machte er jedoch keine Aussagen.^[39] Sergius Morgulis, Professor für Biochemie an der University of Nebraska, führte 1913 Versuche mit intermittierendem Fasten bei Salamandern durch. Doch auch hier lag das Forschungsinteresse nicht auf der Untersuchung, wie diese Maßnahme sich auf die Lebenserwartung auswirkt – es ging ihm im Wesentlichen um die Auswirkungen auf das Wachstum der Tiere.^[40] Anton J. Carlson und Frederick Hoelzel von der University of Chicago fanden 1945 bei Ratten, die intermittierend ernährt wurden, sowohl eine Verlängerung der Lebensspanne, als auch eine reduzierte Tumorrate. Das optimale Fastenintervall bestimmten sie zu ein Tag in drei Tagen fasten. Die mittlere Lebensdauer der Tiere erhöhte sich dabei um 15% bei den Weibchen und um 20% bei den Männchen.^[39][41]

Weiterführende Literatur

• J. R. Mitchell u. a.: Short-term dietary restriction and fasting precondition against ischemia reperfusion injury in mice. In: Aging Cell 9, 2010, S. 40–53. PMID 19878145
• I. Madorsky u. a.: Intermittent fasting alleviates the neuropathic phenotype in a mouse model of Charcot-Marie-Tooth disease. In: Neurobiol Dis 34, 2009, S. 146–154. PMID 19320048
• J. S. Allard u. a.: In Vitro Cellular Adaptations of Indicators of Longevity in Response to Treatment with Serum Collected from Humans on Calorie Restricted Diets. In: PLoS ONE 3, 2008, S. e3211. PMID 18791640 (Open Access)
• R. M. Anson: Absolute versus relative caloric intake: clues to the mechanism of calorie/aging-rate interactions. In: Ann N Y Acad Sci 1019, 2004, S. 427–429. PMID 15247058 (Review)
• R. Wan u. a.: Intermittent fasting and dietary supplementation with 2-deoxy-D-glucose improve functional and metabolic cardiovascular risk factors in rats. In: FASEB 17, 2007, S. 1133–1134. PMID 12709404
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• B. P. Yu: Approaches to anti-aging intervention: the promises and the uncertainties. In: Mech Ageing Dev 111, 1999, S. 73–87. PMID 10656527 (Review)
• C. L. Goodrick u. a.: Effects of intermittent feeding upon growth, activity, and lifespan in rats allowed voluntary exercise. In: Exp Aging Res 9, 1983, S. 203–209. PMID 664178
• C. L. Goodrick u. a.: Effects of intermittent feeding upon growth and life span in rats. In: Gerontology 28, 1982, S. 233–241. PMID 7117847

Einzelnachweise

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2. ↑ E. T. Poehlman u. a.: Caloric Restriction Mimetics - Physical Activity and Body Composition Changes. In: J Gerontol A Biol Sci Med Sci 56, 2001, S. 45–54. PMID 12088211 (Review)
3. ↑ ^{a b c} S. Honjoh u. a.: Signalling through RHEB-1 mediates intermittent fasting-induced longevity in C. elegans. In: Nature 457, 2009, S. 726–730. PMID 19079239
4. ↑ ^{a b} E. J. Masoro u. a.: Action of food restriction in delaying the aging process. In: PNAS 79, 1982, S. 4239–4241. PMID 6955798
5. ↑ ^{a b c d e} R. M. Anson u. a.: Intermittent fasting dissociates beneficial effects of dietary restriction on glucose metabolism and neuronal resistance to injury from calorie intake. In: PNAS 100, 2003, S. 6216–6220. PMID 12724520
6. ↑ R. E. Beauchene u. a.: Effect of age of initiation of feed restriction on growth, body composition, and longevity of rats. In: J Gerontol 41, 1986, S. 13–19. PMID 3941250
7. ↑ R. Wan u. a.: Intermittent food deprivation improves cardiovascular and neuroendocrine responses to stress in rats. In: J Nutr 133, 2003, S. 1921–1929. PMID 12771340
8. ↑ D. Kritchevsky: Influence of caloric restriction and exercise on tumorigenesis in rats. In: Proc Soc Exp Biol Med 193, 1990, S. 35–38. PMID 2104673
9. ↑ N. S. Rocha u. a.: Effects of fasting and intermittent fasting on rat hepatocarcinogenesis induced by diethylnitrosamine. In: Teratog Carcinog Mutagen 22, 2002, S. 129–138. PMID 11835290
10. ↑ H. Sogawa, C. Kubo: Influence of short-term repeated fasting on the longevity of female (NZB x NZW)F1 mice. In: Mechanisms of ageing and development. Band 115, Nummer 1–2, Mai 2000, S. 61–71, ISSN 0047-6374. PMID 10854629.
11. ↑ I. Siegel u. a.: Effects of short-term dietary restriction on survival of mammary ascites tumor-bearing rats. In: Cancer Invest 6, 1988, S. 677–680. PMID 3245934
12. ↑ R. Wan, I. Ahmet, M. Brown, A. Cheng, N. Kamimura, M. Talan, M. P. Mattson: Cardioprotective effect of intermittent fasting is associated with an elevation of adiponectin levels in rats. In: J. Nutr. Biochem. 21, 2010, S. 413–417 PMID 19423320 PMC 285425.
13. ↑ M. P. Mattson und R. Wan: Beneficial effects of intermittent fasting and caloric restriction on the cardiovascular and cerebrovascular systems. In: J Nutr Biochem 16, 2005, S. 129–137. PMID 15741046
14. ↑ J. J. Gehrig Jr u. a.: Effect of long-term, alternate day feeding on renal function in aging conscious rats. In: Kidney Int 34, 1988, S. 620–630. PMID 3199676
15. ↑ R. G. Katare u. a.: Chronic intermittent fasting improves the survival following large myocardial ischemia by activation of BDNF/VEGF/PI3K signaling pathway. In: J Mol Cell Cardiol 46, 2009, S. 405–412. PMID 19059263
16. ↑ ^{a b} K. Tikoo u. a.: Intermittent fasting prevents the progression of type I diabetic nephropathy in rats and changes the expression of Sir2 and p53. In: FEBS Lett 581, 2007, S. 1071–1078. PMID 17316625
17. ↑ C. R. Pedersen, I. Hagemann u.a.: Intermittent feeding and fasting reduces diabetes incidence in BB rats. In: Autoimmunity. Band 30, Nummer 4, 1999, S. 243–250, ISSN 0891-6934. PMID 10524500.
18. ↑ V. K. Halagappa: Intermittent fasting and caloric restriction ameliorate age-related behavioral deficits in the triple-transgenic mouse model of Alzheimer's disease. In: Neurobiol Dis 26, 2007, S. 212–220. PMID 17306982
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27. ↑ J. Trapp und M. Jung: The role of NAD+ dependent histone deacetylases (sirtuins) in ageing. In: Curr Drug Targets 7, 2006, S. 1553–1560. PMID 17100594 (Review)
28. ↑ ^{a b} L. Rensing: Von welchen zellulären Faktoren wird das Altern bestimmt? Die Grenzen der Lebensdauer. In: Biol Unserer Zeit 3, 2007, S. 190–199. doi:10.1002/biuz.200610337
29. ↑ B. Martin u. a.: Caloric restriction and intermittent fasting: two potential diets for successful brain aging. In: Ageing Res Rev 5, 2006, S. 332–353. PMID 16899414 (Review)
30. ↑ ^{a b c} M. P. Mattson: The need for controlled studies of the effects of meal frequency on health. In: The Lancet 365, 2005, S. 1978–1980. doi:10.1016/S0140-6736(05)66667-6 PMID 15936428
31. ↑ J. B. Johnson u. a.: The effect on health of alternate day calorie restriction: eating less and more than needed on alternate days prolongs life. In: Med Hypotheses 67, 2006, S. 209–211. PMID 16529878
32. ↑ A. Adlouni u. a.: Fasting during Ramadan induces a marked increase in high-density lipoprotein cholesterol and decrease in low-density lipoprotein cholesterol. In: Ann Nutr Metab 41, 1997, S. 242–249. PMID 9363296
33. ↑ M. Aybak u. a.: Effect of Ramadan fasting on platelet aggregation in healthy male subjects. In: Eur J Appl Physiol Occup Physiol 73, 1996, S. 552–556. PMID 8817126
34. ↑ P. Zimmet und C. R. Thomas: Genotype, obesity and cardiovascular disease—has technical and social advancement outstripped evolution? In: J Intern Med 254, 2003, S. 114–125. PMID 12859692 (Review)
35. ↑ F. Rollo u. a.: Ötzi’s last meals: DNA analysis of the intestinal content of the Neolithic glacier mummy from the Alps. In: PNAS 99, 2002, S. 12594–12599. PMID 12244211
36. ↑ T. B. Robertson u. a.: The influence of intermittent starvation and intermittent starvation plus nucleic acid on the growth and longevity of the white mouse. In: Aust J Exp Biol Med Sci 12, 1934, S. 33.
37. ↑ Meyers Konversationslexikon: Fasten Vierte Auflage, 1885–1892
38. ↑ von Seeland: Ueber die Nachwirkung der Nahrungsentziehung auf die Ernährung. In: Biol Centralbl 7, 1887, S. 145,184,214,246 und 271.
39. ↑ ^{a b} A. J. Carlson und F. Hoelzel: Apparent Prolongation of the Life Span of Rats by Intermittent Fasting. In: Journal of Nutrition 31, 1946, S.&nbsp:363–375.
40. ↑ S. Morgulius: The influence of protracted and intermittent fasting upon growth. In: Am Naturalist 47, 1913, S. 477.
41. ↑ A. Howell u. a.: Energy Restriction for Breast Cancer Prevention. In: Cancer Prevention II. H. J. Senn u. a. (Editors), Verlag Springer, 2009, ISBN 978-3-540-69296-6 S. 100