Weltweit leiden mittlerweile mehr als eine Milliarde Menschen an Adipositas, einer Erkrankung, die das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und verschiedene Krebsarten erhöht. Dennoch kann es äußerst schwierig sein, Gewicht zu verlieren und das erreichte Gewicht zu halten. Der Körper reagiert nicht einfach und direkt auf eine geringere Kalorienzufuhr. Signale aus dem Darm, Hormone, der Stoffwechsel und das Gehirn können Hunger, Heißhunger und eine erneute Gewichtszunahme beeinflussen.
Ein Ansatz, der zunehmend auf Interesse stößt, ist die intermittierende Energieeinschränkung (IER), oder intermittierendes Fasten, eine Form der Diät, bei der auf Phasen reduzierter Kalorienaufnahme Phasen normaler Ernährung folgen. Im Jahr 2023 veröffentlichte Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Strategie mehr bewirken kann als nur eine Reduzierung des Körpergewichts. Sie könnte auch die Beziehung zwischen Darmbakterien und Gehirnaktivität auf eine Weise verändern, die eng mit Appetit und Essverhalten verbunden ist.
Intermittierendes Fasten und das Gehirn
„Wir zeigen hier, dass eine IER-Diät die Achse zwischen menschlichem Gehirn, Darm und Mikrobiom verändert. Die beobachteten Veränderungen im Darmmikrobiom und in der Aktivität der mit Belohnung verbundenen Hirnregionen während und nach der Gewichtsabnahme sind äußerst dynamisch und im Zeitverlauf miteinander verknüpft“, sagte der letzte Autor Dr. Qiang Zeng, Forscher am Institut für Gesundheitsmanagement des PLA-Allgemeinkrankenhauses in Peking.
Um zu untersuchen, was während der Gewichtsabnahme im Körper geschieht, untersuchten die Forscher 25 Erwachsene mit Adipositas in China. Die Probanden, die im Durchschnitt etwa 27 Jahre alt waren, hatten einen BMI zwischen 28 und 45. Das Team nutzte verschiedene Methoden, um Veränderungen im Zeitverlauf zu verfolgen. Stuhlproben wurden mittels Metagenomik analysiert, um die Zusammensetzung des Darmmikrobioms zu bestimmen. Blutuntersuchungen dienten dazu, metabolische und physiologische Veränderungen zu überwachen. Die Forscher setzten zudem die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ein, um die Aktivität in Gehirnregionen zu untersuchen, die an Appetit, Emotionen, Aufmerksamkeit, Lernen, Hemmung und Belohnung beteiligt sind.
„Ein gesundes, ausgewogenes Darmmikrobiom ist entscheidend für die Energiehomöostase und die Aufrechterhaltung eines normalen Gewichts. Im Gegensatz dazu kann ein gestörtes Darmmikrobiom unser Essverhalten verändern, indem es bestimmte Gehirnbereiche beeinflusst, die an Suchtprozessen beteiligt sind“, erklärte Mitautor Dr. Yongli Li von der Abteilung für Gesundheitsmanagement des Henan Provincial People’s Hospital in Henan, China.
Ein sorgfältig kontrolliertes Gewichtsreduktionsprogramm
Die Studie begann mit einer 32-tägigen streng kontrollierten Fastenphase. Während dieser Zeit erhielten die Teilnehmer von einem Ernährungsberater zusammengestellte Mahlzeiten. Ihre Kalorienzufuhr wurde schrittweise reduziert, bis sie etwa ein Viertel ihres Grundenergiebedarfs erreichte. Darauf folgte eine 30-tägige Phase mit geringem kontrollierten Fasten. In dieser Phase erhielten die Teilnehmer eine Liste empfohlener Lebensmittel anstelle von fertig zubereiteten Mahlzeiten. Wer sich genau an den Plan hielt, nahm täglich 500 Kalorien (Frauen) bzw. 600 Kalorien (Männer) zu sich.
Am Ende der Intervention hatten die Teilnehmer durchschnittlich 7,6 Kilogramm abgenommen, was etwa 7,8 % ihres Ausgangsgewichts entsprach. Außerdem wiesen sie eine Verringerung des Körperfettanteils und des Taillenumfangs auf. Die Stoffwechselverbesserungen gingen über den Gewichtsverlust hinaus. Der Blutdruck sank ebenso wie der Nüchternplasmaglukosespiegel, das Gesamtcholesterin, das HDL, das LDL und die Aktivität wichtiger Leberenzyme. Den Forschern zufolge deuten diese Veränderungen darauf hin, dass eine intermittierende Energieeinschränkung dazu beitragen könnte, mit Adipositas verbundene Probleme wie Bluthochdruck, Hyperlipidämie und Leberfunktionsstörungen zu verringern.
Veränderungen im Gehirn und im Darm verliefen parallel
Die Forscher stellten fest, dass das Gewichtsreduktionsprogramm mit einer geringeren Aktivität in mehreren Gehirnregionen einherging, die an appetit- und suchtbezogenem Verhalten beteiligt sind. Diese Veränderungen könnten erklären, warum eine Diät nicht nur die Körpergröße beeinflusst, sondern auch Heißhunger, Selbstkontrolle und den Drang zu essen. Gleichzeitig veränderte sich das Darmmikrobiom. Die Häufigkeit von Faecalibacterium prausnitzii, Parabacteroides distasonis und Bacterokles uniformis stieg stark an. Escherichia coli nahm ab.
Weitere Analysen deuteten darauf hin, dass bestimmte Mikroben mit der Aktivität in bestimmten Hirnarealen in Verbindung standen. Die Häufigkeit von E. coli, Coprococcus comes und Eubacterium hallii stand in einem negativen Zusammenhang mit der Aktivität im linken orbitalen inferioren frontalen Gyrus des Gehirns, einer Region, die während der Gewichtsabnahme an der exekutiven Funktion und der Willenskraft beteiligt ist. Andere Bakterien zeigten das gegenteilige Muster. P. distasonis und Flavonifractor plautii waren positiv mit Gehirnregionen verbunden, die an Aufmerksamkeit, motorischer Hemmung, Emotionen und Lernen beteiligt sind.
Diese Ergebnisse deuten auf eine bemerkenswerte Möglichkeit hin: Wenn Menschen abnehmen, verändern sich das Darmmikrobiom und das Gehirn möglicherweise gemeinsam. Die Studie kann nicht beweisen, ob Darmbakterien die Veränderungen im Gehirn antreiben, ob das Gehirn mikrobielle Veränderungen antreibt oder ob ein anderer Faktor beide beeinflusst. Dennoch untermauern die Ergebnisse die Erkenntnis, dass Gewichtsregulierung nicht nur eine Frage der Willenskraft oder der Kalorien ist. Sie könnte einen sich verändernden biologischen Austausch zwischen Darm und Gehirn beinhalten.
Ein wechselseitiger Austausch im Körper
Es wird angenommen, dass das Darmmikrobiom auf komplexe, wechselseitige Weise mit dem Gehirn kommuniziert. Das Mikrobiom produziert Neurotransmitter und Neurotoxine, die über Nerven und den Blutkreislauf ins Gehirn gelangen. Im Gegenzug steuert das Gehirn das Essverhalten, während Nährstoffe aus unserer Ernährung die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verändern. Diese sogenannte Darm-Hirn-Achse umfasst neuronale, hormonelle und immunologische Signalwege und spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation von Hunger, Sättigung, Stimmung und Energiehaushalt. Darmbakterien produzieren zudem verschiedene Stoffwechselprodukte, die Entzündungsprozesse, die Darmbarriere und den Stoffwechsel beeinflussen können.
Veränderungen im Mikrobiom werden daher nicht nur mit Verdauungs- und Stoffwechselstörungen, sondern auch mit Adipositas und anderen chronischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Gleichzeitig beeinflussen Ernährungsgewohnheiten die Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms, sodass ein dynamisches Wechselspiel zwischen Ernährung, Darm und Gehirn entsteht. „Diese wechselseitige Kommunikation könnte erklären, warum Adipositas so schwer zu behandeln ist. Hunger, Heißhunger, Stimmung, Belohnung und Stoffwechsel werden alle durch biologische Signale gesteuert“, sagte Mitautor Dr. Xiaoning Wang vom Institut für Geriatrie des PLA General Hospital.
Was spätere Forschungen hinzufügen
Nach der Studie von 2023 veröffentlichte Forschungsergebnisse stützen weiterhin die Annahme, dass Fasten das Darmmikrobiom beeinflussen kann, auch wenn die Beweislage nach wie vor komplex ist. Eine systematische Übersicht aus dem Jahr 2024 über Studien am Menschen ergab, dass intermittierendes Fasten offenbar die mikrobielle Vielfalt, Diversität und Zusammensetzung des Darms beeinflusst. Die Autoren stellten jedoch auch fest, dass die Ergebnisse zwischen den Studien stark variierten und weitere Forschung erforderlich ist, um zu bestimmen, welche Veränderungen tatsächlich gesundheitsfördernd sind.
Eine weitere klinische Studie aus dem Jahr 2024 verglich intermittierendes Fasten in Kombination mit Protein-Pacing mit einer kontinuierlichen Kalorienrestriktion bei Erwachsenen mit Übergewicht oder Adipositas. Beide Diäten reduzierten die Kalorienaufnahme, doch die Gruppe mit Fasten und Protein-Pacing zeigte einen größeren Gewichtsverlust und ausgeprägtere Veränderungen im Darmmikrobiom. Die Forscher berichteten über einen Anstieg von Mikroben und Stoffwechselsignalen, die mit einer verbesserten Körperzusammensetzung und Fettabbau in Verbindung stehen.
Zusammengenommen untermauern diese späteren Erkenntnisse das Gesamtbild: Fastenbasierte Interventionen können das Darmmikrobiom auf bedeutende Weise umgestalten. Sie zeigen jedoch auch, dass die Details eine Rolle spielen. Die Art des Fastens, die Kalorienaufnahme, die Proteinaufnahme, die Ballaststoffaufnahme, der Zeitpunkt der Mahlzeiten und die individuelle Biologie können das Ergebnis beeinflussen.
Die nächste Frage für die Gewichtsabnahmeforschung
Die ursprüngliche Studie aus dem Jahr 2023 war klein und korrelativ, sodass sie keinen kausalen Zusammenhang nachweisen kann. Sie konzentrierte sich zudem auf eine bestimmte Teilnehmergruppe und eine kurzfristige Intervention. Größere und längerfristige Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob bestimmte Mikroben oder Gehirnregionen zuverlässig vorhersagen können, wer Gewicht verlieren wird, wer es halten wird und welche Diäten für verschiedene Menschen am besten funktionieren.
Mitautor Dr. Liming Wang, ebenfalls vom Institut für Gesundheitsmanagement in Peking, sagte: „Die nächste Frage, die es zu klären gilt, ist der genaue Mechanismus, über den das Darmmikrobiom und das Gehirn bei übergewichtigen Menschen miteinander kommunizieren, auch während der Gewichtsabnahme. Welche spezifischen Bereiche des Darmmikrobioms und des Gehirns sind entscheidend für eine erfolgreiche Gewichtsabnahme und die Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts?“ Vorerst bietet die Studie einen detaillierteren Einblick in die möglichen Vorgänge während des intermittierenden Fastens. Gewichtsabnahme beschränkt sich möglicherweise nicht nur auf den Abbau von Fettreserven. Sie könnte auch mit einer synchronisierten Veränderung der Darmbakterien, des Stoffwechsels und der Gehirnaktivität einhergehen, die die Reaktion des Körpers auf Nahrung verändert.