Was beim Intervallfasten im Körper passiert

In einem Perspective-Beitrag, der jetzt im Fachjournal »Nature Metabolics« erschien, vergleicht Professor Dr. Mark P. Mattson vom Department of Neuroscience an der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore die metabolischen Prinzipien der drei Fasten-Strategien: klassische Kalorienrestriktion (CR), ketogene Diäten (KD) und intermittierendes Fasten (IF).

Während bei einer ketogenen Diät sehr wenig Kohlenhydrate und – verglichen mit normaler Mischkost – viel Fett und etwas mehr Proteine auf dem Speiseplan stehen, kommt es nicht auf die Essenszeiten an. Anders beim Intervallfasten: Hier kommt es auf die Essenszeiten an, aber nicht auf die Zusammensetzung der Mahlzeiten. Entscheidend sind hier längere Phasen, in den keine Kalorien konsumiert werden. Klassisch ist die 16:8-Methode, bei der 16 Stunden lang gefastet wird, während innerhalb der folgenden acht Stunden gegessen werden kann.

Mattson kommt zu dem Schluss, dass hinter dem Prinzip des intermittierenden Fastens ein Konzept des zyklischen metabolischen Wechsels (Cyclic Metabolic Switching, CMS) steht und dies der zentrale Mechanismus für die gesundheitsfördernden Effekte ist. Bei ketogener Diät oder Kalorienrestriktion tritt CMS nicht auf, da bei diesen Ernährungsformen kein regelmäßiger Wechsel zwischen ketogenen und nicht ketogenen Ernährungsphasen vorgesehen ist, sondern eine dauerhafte Ketose besteht. Ketose bedeutet, dass der Körper aufgrund von Ernährungsbedingungen oder Fasten – anstatt Glucose – vor allem Ketone und Fettsäuren als Energiequelle nutzt.

Intervallfasten basiert auf einem zyklischen Wechsel zwischen Fasten- und Essensphasen. Dieser Wechsel, so Mattson, aktiviert adaptive zelluläre Stressantworten während der Fastenperiode und fördert Zellwachstum und Plastizität während der Erholungsphase. Zudem zeigen sich positive Effekte auf Autophagie, Insulinsensitivität und inflammatorische Prozesse, was intermittierendes Fasten potenziell gesundheitlich vorteilhafter erscheinen lässt als eine dauerhafte Ketose.

Zu diesem Schluss kommt Mattson unter anderem auf Basis indirekter Evidenz aus Tiermodellen, aber auch aus Studien am Menschen. Beispielsweise beobachtete man, dass Mäuse nach intermittierendem Fasten eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen neurotoxische Herausforderungen zeigten, und zwar unabhängig von einer Reduktion der Kalorienaufnahme.

Auch bei Menschen zeigen randomisierte kontrollierte Studien, dass Intervallfasten eine Verbesserung bei Stoffwechselparametern wie Blutzuckerregulation und Blutdruck bewirken kann – selbst dann, wenn die Probanden nicht signifikant an Gewicht verlieren. Intervallfasten wirkt sich demnach auf intrazelluläre Anpassungsmechanismen, auf Hormone und Signalmoleküle und auf die Zusammensetzung der Mikrobiota aus.

So induziert intermittierendes Fasten die Autophagie, wodurch unbrauchbare Zellbestandteile entfernt werden. Außerdem wird die Serin/Threonin-Kinase mTOR als Wachstumsregulator gehemmt. Diese Mechanismen, so eine weit anerkannte Hypothese, verbessern die zelluläre Qualität und sollen vor degenerativen Erkrankungen schützen.

Zudem steigert Fasten auch die Expression der Sirtuine SIRT1 und SIRT3. Sirtuine sind NAD-abhängige Enzyme, die Acetylgruppen entfernen (NAD = Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid). Die Enzyme befinden sich in der mitochondrialen Matrix und sind maßgeblich an der Transkriptionsregulation beteiligt. Dadurch werden unter anderem zelluläre Abläufe abhängig vom metabolischen Status der Zelle koordiniert. So könnten die mitochondriale Funktionalität und Widerstandskraft erhöht, oxidativer Stress reduziert und die metabolische Effizienz gesteigert werden.

Auch steigen durch Fasten die Konzentrationen von Spermidin und Hitzeschockproteinen (HSP). Diese Moleküle unterstützen die Proteinhomöostase und managen Stressantworten, insbesondere während der Fastenperioden.

Zu den Hormonen und Signalmolekülen, deren Aktivität durch Fasten moduliert wird, zählt beispielweise Ghrelin, das die Neurogenese und kognitive Funktionen fördert. Adiponektin wiederum vermittelt entzündungshemmende Effekte und schützt Muskeln sowie vor allem auch das Herz. Der Fibroblasten-Wachstumsfaktor 21 (FGF-21) und »Klotho« regulieren metabolische Prozesse und verlängern in Tiermodellen die Lebensspanne:

• FGF-21 ist ein Protein. Es bindet als primärer endogener Agonist an dem FGF-21-Rezeptor, der aus den Co-Rezeptoren FGF-Rezeptor 1 und β-Klotho besteht. Passend dazu wird das FGF21-Analogon Pegozafermin von der US-Pharmafirma 89bio derzeit in einer Phase-III-Studie getestet.
• Klotho wiederum ist ein Transmembranprotein, dessen abgespaltene extrazelluläre Domäne als Proteohormon wirkt.

Beta-Hydroxybutyrat (BHB) schließlich ist ein Ketonkörper, der als »Fastokin«, das heißt als systemischer Signalstoff für Hungern fungiert und so die Genexpression, die mitochondriale Dynamik und Entzündungsprozesse beeinflusst.

Wenig überraschend beeinflusst Fasten auch in erheblichem Maße die Zusammensetzung der Darmmikrobiota. In der Folge wird die Produktion kurzkettiger Fettsäuren (SCFA) gesteigert, die Dominanz entzündungsfördernder Bakterien reduziert und generell die metabolische Gesundheit verbessert. Studien an Mäusen zeigen, dass intermittierendes Fasten durch Mikrobiom-vermittelte Mechanismen zudem neuroprotektive Effekte haben können.