Über das Fasten gibt es nach wie vor viel zu berichten. In der Vergangenheit war ich dem bereits nachgekommen. Hier einige der wichtigsten Beiträge von mir zu diesem Thema:
- Fasten & Heilfasten – Die Operation ohne Messer
- Häufige Fragen und Probleme zum Heilfasten
- Stärkung des Immunsystems und der Abwehrkräfte durch Fasten
- Fasten bei Krebs – Erstaunliche Erkenntnisse
- Wie Fasten die Gene positiv verändern kann
- Fasten für die DNA Reparatur in Zellen
Selbstverständlich ist das Fasten keine Selbstverständlichkeit für die Schulmedizin und Ernährungswissenschaft, aus deren Ecke immer wieder Bedenken und Warnungen kommen, geradeso als wenn diese Medizinrichtung nicht selbst Therapien befürwortet, die nachgewiesenermaßen, also evidenzbasiert, katastrophale Folgen für den Patienten haben, siehe Valproinsäure, Avandia, Vioxx, Lipobay, Koate etc.
Eines ist hier sicher, nämlich dass das Fasten bislang keine so desaströsen Folgen mit sich gebracht hat, was man aber bei den Fastengegnern immer gerne verschweigt:
Das Fasten ist auch nicht mehr nur eine überholte, religiöse Veranstaltung, die in der heutigen Zeit wenig angebracht erscheint. Und es ist auch nicht mehr nur ein alternativmedizinisches, mystisches Etwas, dem nur Esoteriker etwas Positives abgewinnen können. Im Gegenteil. Diese Einschätzungen sind selbst überholt und esoterisch, da das Fasten inzwischen Einzug in die wissenschaftliche Forschung gehalten hat. Und der Grund dafür hat wenig mit Medizin zu tun, sondern mit der Biologie des Menschen.
Fasten und Evolutionsbiologie
Um die Bedeutung des Fastens für den menschlichen Organismus zu verdeutlichen, ist es hilfreich, einmal einen Blick auf die Evolutionsbiologie zu werfen. Schauen wir uns dieses Bild an:
Tiere in der Wildnis, besonders die Fleischfresser unter ihnen, überleben nur, wenn sie in der Lage sind, ihre Nahrung zu lokalisieren, zu jagen und zu erlegen. Im Verlaufe der Evolution wurden jene Individuen und Arten begünstigt, die Strategien entwickeln konnten, mit denen sie in der Lage waren, ihre Beute zu überlisten.
Gleichzeitig galt es mögliche Konkurrenten, mit denen man um beschränkte Ressourcen konkurrieren musste, auszuschalten oder zumindest zu benachteiligen. Diese Fähigkeiten beruhten zwar auch auf Kraft und/oder Schnelligkeit. Eine wichtige Komponente für den Erfolg waren zudem intellektuelle Kapazitäten, für die es ein passendes Gehirn geben musste. Denn Kraft und Schnelligkeit alleine reichen nicht. Es gibt immer wieder Beutetiere, die kräftiger sind oder schneller laufen.
Darum entwickelte sich im Laufe der Entwicklungsgeschichte ein Gehirn, die den Fleischfressern ermöglichte, trotz Hunger weiterhin fokussiert zu bleiben und die kognitiven Funktionen und optimalen sensomotorischen Fähigkeiten aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig war das Jagen der Beutetiere mit einer harten körperlichen Betätigung verbunden.
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Mit anderen Worten: Der Organismus der Fleischfresser erfuhr in regelmäßigen Abständen Kalorienrestriktionen bis hin zum Hunger, unter denen extreme körperliche Belastungen notwendig wurden, um den Hunger zu beseitigen. Dies war der evolutionsbiologische Alltag seit zig Tausenden von Jahren, der bis heute bei Raubtieren immer noch gegeben ist. Das Überleben als Art von zum Beispiel Löwe, Tiger, Wolf etc. war nur möglich, wenn die Mitglieder der jeweiligen Art über ein Gehirn und einen Organismus verfügen, die auch unter Hunger noch optimal funktionieren.
Diese evolutionsbiologische Realität galt auch für den frühen Menschen, selbst wenn hier angenommen werden kann, dass dieser nicht unbedingt ein reiner Fleischfresser war, sondern sich auch von pflanzlichen Nahrungsmitteln ernährte. Wir wissen aber nicht, in welchem Verhältnis der frühe Mensch Fleisch oder Pflanzen auf seinem Speiseplan hatte.
Es wird vermutet, dass etwa zwei Drittel der Nahrung aus tierischen Quellen kam. Denn es ist bekannt, dass in der Steinzeit die damaligen Menschen auch auf die Jagd gingen. Und wir können auch davon ausgehen, dass die Steinzeitmenschen nicht kräftiger und nicht schneller waren als ihre Beutetiere.
Um diese dennoch zu erlegen, benötigten sie eine Strategie, die die körperlichen Nachteile kompensieren half. Damit sind wir wieder beim Gehirn und seinen Leistungen, die besonders zu dem Zeitpunkt wichtig wurden, wenn der Hunger einsetzte. Denn das war das Signal, dass der Organismus auf seine Reserven zurückgreifen muss.
Raubtiere und Steinzeitmenschen gingen spätestens wenn der Hunger einsetzt auf die Jagd. Der moderne Mensch geht zum Kühlschrank, oder wenn der leer ist, zum Supermarkt. Raubtiere und Steinzeitmenschen kommen nicht immer erfolgreich von der Jagd zurück und sind dann einer verlängerten Fastenperiode ausgesetzt.
Der moderne Mensch kommt selten erfolglos aus dem Supermarkt zurück (in der Regel nur, wenn er sein Portmonee vergessen hat). Unsere Vorfahren hatten somit einen Speiseplan, der sich durch Mangel und Unterbrechungen auszeichnete. Es gab Zeiten, wo nur wenig gegessen werden konnte. Bei einer erfolgreichen Jagd dann gab es genug zu essen. Es gab aber nie Garantien, weder für eine erfolgreiche Jagd, noch für eine ausreichend große Menge an Beutetieren.
Die heutigen Raubtiere gehen selten täglich zu Jagd. Und wenn, dann fressen sie nur einmal pro Tag. Pinguine zum Beispiel fasten 3-6 Monate im Jahr. Aber auch Pflanzenfresser machen die Erfahrung, dass ihre Nahrungsgrundlage zeitweise gering ausfällt oder gänzlich fehlt, weil zum Beispiel Trockenperioden die Vegetation haben absterben lassen oder ein strenger Winter kein Wachstum zulässt. Solche Bedingungen haben auch einen Einfluss auf die dort lebenden Menschen, die dieser Natur ausgesetzt sind. Auch sie haben mit mangelnder Ernährung bis zum Hunger zu kämpfen.
So war die Notwendigkeit zur Nahrungsbeschaffung durch Jagen oder Sammeln eine tägliche Herausforderung in der Evolution des Menschen, die in der heutigen Gesellschaft vollkommen überflüssig geworden ist.
Industrialisierte Landwirtschaft, industrialisierte Lebensmittelproduktion und Verteilung machen Jagd oder die Suche nach Nahrungsmitteln überflüssig. Trotz geringer körperlicher Aktivität erhalten wir mehr Kalorien als wir physiologisch benötigen. Wir benötigen auch keine intellektuellen Bemühungen mehr im Rahmen von Jagd und Strategie zur Beutebeschaffung, sondern unsere intellektuellen Kapazitäten sind begrenzt auf die Erfüllung von arbeitsspezifischen Tätigkeiten.
Wir haben hiermit also aus körperlicher und aus intellektueller Sicht ein vollkommen unphysiologisches Muster, welches unseren Alltag bestimmt. Alles das, was wir machen, wie wir leben, entspricht nicht den Prinzipien der Evolutionsbiologie. Heute häufen sich die Hinweise, dass zeitweise körperliche Aktivitäten und die Kalorienrestriktion in der Lage sind, die funktionellen Fähigkeiten von Körper und Gehirn während des Alterns zu bewahren oder teilweise zu verbessern.
In mehr oder weniger regelmäßigen Abständen durchgeführte „energetische Herausforderungen“, also ein signifikanter Energieverbrauch durch körperliche Aktivität, verhindert in der Regel auch die Entwicklung von metabolischen Problemen, wie Übergewicht, Insulinresistenz, Diabetes etc.
Der Grund für diesen evolutionären Werdegang liegt in zellulären und molekularen Mechanismen, die Fasten und körperliche Aktivität als Grundbausteine für optimale physiologische Funktionen voraussetzen.
Die körperlich aktive Kalorienrestriktion
Labormäuse werden in der Regel unter Bedingungen gehalten, die mit ihrer natürlichen Umgebung nichts zu tun haben. Sie bekommen mehr als genug zu fressen, leben in engen Käfigen, was die Bewegung einschränkt, und haben zudem wenig intellektuelle Stimulation, weil es kaum Artgenossen in ihrer Umgebung gibt. Das Bild entspricht einem Menschen, den man als „Couchpotato“ bezeichnen würde: Wenig soziale Kontakte, kaum Bewegung, ausreichend und ungesunde Ernährung.
Zurück zu den Labormäusen. Wenn man diesen Mäusen ein Laufrad zur Verfügung stellt, dann laufen viele von ihnen bis zu 10 oder sogar 20 Kilometer am Tag. Sie laufen kurze Strecken in kurzen Zeitabschnitten für einige wenige Minuten. Man konnte bei diesen Mäusen beobachten, dass die körperliche Betätigung die räumliche Orientierung und das Erinnerungsvermögen für Lokalitäten signifikant verbesserte.
Die Tiere zeigten eine höhere Dichte an Synapsen im Gehirn als Tiere, die nicht liefen. Auch die Zahl der Neubildungen von Gehirnzellen war bei den Läufern höher als bei den Nichtläufern. Heute geht man davon aus, dass das Lernen von Lokalitäten und die räumliche Orientierung in einem engen Zusammenhang stehen mit der Neubildung von Neuronen im Gehirn.
Andererseits gibt es Arbeiten mit Mäusen, die gezeigt haben, dass Gedächtnis und Lernfähigkeit der Tiere, sowie kognitive Fähigkeiten, mit zunehmendem Alter abnehmen, aber durch tägliche körperliche Aktivität die Abnahme nicht nur aufgehalten, sondern sogar wieder rückgängig gemacht werden kann. Ein weiterer positiver Effekt körperliche Aktivität ist eine Verbesserung von Gemüt und Reduzierung beziehungsweise Verhinderung von Angstzuständen. Es gibt kontrollierte Studien mit Mäusen, die einen anxiolytischen und antidepressiven Effekt von körperlichen Training gezeigt haben.
Fazit soweit: Es gibt mehr als genügend Hinweise, dass mehr oder weniger regelmäßiges körperliches Training und Aktivitäten kognitive Fähigkeiten und Funktionen erhalten und verbessern können.
Die andere Seite der Medaille, die die Medaille komplett macht, ist die Kalorienrestriktion. Auch hier hat sich in Tests gezeigt, dass eine Kalorienrestriktion zu einer Verbesserung von Lern- und Gedächtnisfähigkeiten bei den Versuchstieren führt. Sie bewirkt sogar eine Hemmung von altersbedingten molekularen und zellulären Veränderungen, die ohne Intervention zu einer Beeinträchtigung der kognitiven Fähigkeiten führen.
So weiß man aus einer Arbeit von 1987 (Dietary restriction: effects on radial maze learning and lipofuscin pigment deposition in the hippocampus and frontal cortex.), dass die Kalorienrestriktion bei jungen Mäusen zu besseren Testergebnissen führte als bei Mäusen, die ad libitum mit Nahrung versorgt worden waren. Grund dafür war das Fehlen einer Akkumulation von Lipofuscin, einem Marker für zelluläres Altern, auch Alterspigment genannt, in den Neuronen des frontalen Kortex und Hippocampus der Mäuse.
Bei Mäusen mit beschleunigten Alterungsprozessen zeigte eine 7-monatige Kalorienrestriktion deutlich bessere Ergebnisse in Bezug auf Lern- und Gedächtnisfähigkeit als bei Mäusen mit umfassender Nahrungsmittelzufuhr (Manipulation of caloric content but not diet composition, attenuates the deficit in learning and memory of senescence-accelerated mouse strain P8.).
Chronic Intermittent Fasting Improves Cognitive Functions and Brain Structures in Mice – Diese Arbeit kam zu einem sehr ähnlichen Ergebnis. Hier wurden junge Mäuse nur an jedem 2. Tag gefüttert für die Dauer von 11 Monaten. Auch hier stellten die Autoren eine Verbesserung von Lern- und Gedächtnisfähigkeiten fest, verbunden mit einer höheren Zahl an Neuronen im Hippocampus dieser Tiere.
Treffen aber Kalorienrestriktion und körperliches Training aufeinander, dann kommt es zu additiven Effekten bei der neuronalen Anpassungsfähigkeit (Neuroplastizität). Während eines 3 Monate dauernden Versuchs zeigte sich bei Mäusen, die sowohl im Laufrad liefen als auch eine Kalorienrestriktion erfuhren, dass die Zahl der Synapsen im Hippocampus deutlich höher ausfiel als bei den Mäusen, die entweder nur körperlich aktiv waren oder nur eine Kalorienrestriktion erhielten (Voluntary exercise and caloric restriction enhance hippocampal dendritic spine density and BDNF levels in diabetic mice.).
Aus evolutionsbiologischer Sicht sind diese Vorgänge wichtig für das Überleben der Arten und ihrer Individuen. Denn die körperliche Betätigung durch Jagen und/oder Suchen von Beutetieren oder Nahrungsmitteln und die periodisch einsetzende Kalorienrestriktion müssen in der Folge zu einer strukturellen und funktionellen Verbesserung der neuronalen Vernetzung im Gehirn geführt haben. Und die damit einhergehende evolutionäre Verbesserung der Gehirnleistung war nicht nur Garant für das Überleben, sondern wichtiger Baustein für die Entwicklung von komplexen intellektuellen Fähigkeiten.
Zwischenfazit: Es gibt zwingenden Grund zu der Annahme, dass körperliche Aktivität und periodisch auftretende Kalorienrestriktionen Motor für die Entwicklung von Gehirnen sind, deren Kapazitäten höhere intellektuelle Leistungen ermöglichen und damit das Überleben der Individuen und der Art sicherstellen.
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Der Umkehrschluss wäre hier, dass das Fehlen von Aktivitäten und Kalorienrestriktionen, wie wir es heute immer häufiger beobachten können, entsprechend physiologisch unvorteilhafte Konsequenzen mit sich bringt, die die Anfälligkeit für Erkrankungen erhöhen und möglicherweise auch einen Einfluss auf neurologische Funktionen haben (Lifelong Brain Health is a Lifelong Challenge: From Evolutionary Principles to Empirical Evidence).
Zu einer sehr ähnlichen Einschätzung kommen Wissenschaftler der Abteilung für Neurochirurgie, Physiologie und Hirnforschung der Universität von Los Angeles, die im Jahr 2006 diesem Beitrag veröffentlichten:
Revenge of the “sit”: how lifestyle impacts neuronal and cognitive health through molecular systems that interface energy metabolism with neuronal plasticity.
Körperliche Aktivitäten, so die Autoren, ist ein Verhalten, das von Natur aus mit dem Energiehaushalt verbunden ist. Wer sich viel bewegt, der verbraucht viel Energie. Das ist nicht weiter überraschend. Was aber weniger bekannt zu sein scheint, ist die Tatsache, dass dieses „Verhalten“ molekulare Systeme beeinflusst, die für die Plastizität von Synapsen wichtig ist und damit Lernen und Gedächtnis nachhaltig beeinflussen. Damit lässt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit annehmen, dass körperliche Aktivität und andere Einflüsse auf den Lebensstil, die den Energiehaushalt verändern, wie zum Beispiel die Ernährung, einen nachhaltigen Einfluss auf die Gehirnfunktion haben.Das Bindeglied zwischen Energiehaushalt und Gehirnfunktion scheint ein Protein aus der Gruppe der Neurotrophine zu sein, das mit den Wachstumsfaktoren für Nerven eng verwandt ist: der Wachstumsfaktor BDNF (Brain-derived neurotrophic factor). Dieser Faktor wirkt beim Schutz existierender Neuronen und Synapsen und fördert das Wachstum neuer Nervenzellen. Fokus der Aktivitäten liegt im Hippocampus, in der Großhirnrinde und im Vorderhirn. Diese Bereiche sind hauptsächlich verantwortlich für Gedächtnis und abstraktes Denken. Gleichzeitig hat der Faktor einen bedeutenden Einfluss auf das Langzeitgedächtnis. Ein Mangel oder ein Überschuss dieses Faktors ist assoziiert mit einer Reihe von Erkrankungen, wie Schizophrenie, Zwangsstörungen, Depressionen, Alzheimer, Demenz, Anorexia nervosa, Bulimia nervosa, Epilepsie und einige weitere neurologische Erkrankungen.
Es ist damit anzunehmen, das körperliche Aktivität und Kalorienrestriktion als maßgebliche Faktoren Einfluss nehmen auf den Energiehaushalt des Organismus im Sinne einer negativen Kalorienbilanz, und damit Einfluss nehmen auf die Produktion von BDNF, der wiederum Einfluss nimmt auf neurologische Prozesse.
Darum kommen die Autoren zu dem Schluss, dass das Verhalten in Bezug auf Aktivität und Metabolismus sich im Laufe der Evolution so entwickelt hat, dass als Resultat ein Einfluss von körperlicher Aktivität und Ernährung auf die geistigen und kognitiven Fähigkeiten dabei herauskam.
Ein Blick in die evolutionäre Vergangenheit zeigt, dass unser Genom seit der Zeit der Jäger und Sammler keine Veränderung erfahren hat. Der Lebensstil unserer Vorfahren zeichnete sich jedoch ein hohes Maß an Aktivitäten aus. Damit scheint es konsequent zu sein, dass der heute gepflegte sitzende Lebensstil mit wenig Bewegung und falschen Ernährungsgewohnheiten einen hohen Tribut fordert, sowohl vom Organismus als auch vom Gehirn und seine neurologischen Funktionen.
Die Autoren stellen weiter fest, dass ausgerechnet im 21. Jahrhundert die Zahlen der metabolischen Erkrankungen konsequent und permanent in die Höhe schnellen, aber nicht nur bei den Erwachsenen, sondern auch inzwischen bei den Kindern.
Der letzte Satz ist für mich mit der wichtigste: die Fähigkeit von körperlicher Bewegung und Ernährung, Systeme zu beeinflussen, die das Überleben und die Anpassungsfähigkeit von Zellen steuern, impliziert die Möglichkeit für Therapien gegen Erkrankungen und Alterungserscheinungen des Gehirns und seinem kognitiven Fähigkeiten.
Mein Fazit: Wer im Kopf gesund bleiben will, der muss etwas für seinen BDNF tun, und das geht nur über körperliche Aktivität und Kalorienrestriktion.
Im Jahr 2008 erschien diese Arbeit/Review aus Frankreich:
Caloric restriction and brain function.
Es handelt sich hier nur um eine Diskussion von bereits durchgeführten Arbeiten und deren Erkenntnisse. Im Wesentlichen unterstützen die Autoren die bereits diskutierten Erkenntnisse. Demnach bewirkt eine Kalorienrestriktion eine Verbesserung der kognitiven Funktionen durch entzündungshemmende Mechanismen, Reduktion von neuronalem oxidativen Stress, Verbesserung der synaptischen Plastizität und den Aufbau von neurotrophen und neuroprotektive Faktoren (BDNF). Daher ist es wahrscheinlich, dass eine Kalorienrestriktion in der Lage ist, die Entwicklung von Alzheimer günstig zu beeinflussen.
Die Autoren betonen noch einmal, dass körperliche Aktivität und Kalorienrestriktion die Neubildung von Neuronen verbessern und damit das Risiko für neurodegenerative Erkrankungen senken.
Zum Schluss noch 2 weitere Arbeiten neueren Datums. Diese 2016 erschienene Arbeit wurde von Wissenschaftlern aus Qatar, Australien und Belgien durchgeführt:
Das Ziel dieser Übersichtsarbeit war, die potenten Effekte des intermittierenden Fastens auf die kognitiven Fähigkeiten von Athleten in Ruhe und Training zu untersuchen. Auch in dieser Arbeit erfolgt wieder der Verweis auf den Einfluss von Diät und körperlicher Bewegung über die Beeinflussung des BDNF auf neurologische Funktionen.
Die Autoren beziehen sich des Weiteren auf eine Form des intermittierenden Fastens, wie es im Islam praktiziert wird (Ramadan). Die von ihnen untersuchten Studien zeigten, dass intermittierendes Fasten einen ausschlaggebenden Effekt auf das physische und intellektuelle Leistungsvermögen hat. Dabei scheinen auch immunologische Prozesse mit von der Partie zu sein, die über die Produktion von Zytokinen die kognitiven Funktionen verbessern.Diese Arbeit von 2017 aus den USA beschreibt noch einmal das, was wir bereits im Wesentlichen diskutiert haben. Die Autoren vergleichen hier die Effekte von körperlicher Bewegung auf die Muskelzellen mit den Effekten auf Neuronen. Ähnlich wie bei der Muskulatur, die unter körperlichem „Stress“ die Neubildung von Muskelzellen anregt, kommt es auch bei den Neuronen zu einer Aktivierung von Signalwegen, die zu einer Neubildung von Neuronen führen. Und diese Signalwege werden auch durch körperliches Training und Kalorienrestriktion aktiviert, die von den Autoren als fundamental wichtig für die Evolution der Gehirne von Säugetieren inklusive Menschen betrachtet wird.
Sie führen weiter aus, dass der metabolische Schalter, der die Energieversorgung von Verbrennung von Kohlenhydraten auf die Nutzung von Fettsäuren umschaltet und damit die Bildung von Ketonen während des Fastens und länger anhaltender körperlicher Aktivität begünstigt, der ausschlaggebende Triggerfaktor ist, der die Signalkette initiiert, die zur Verbesserung von Lernen und Gedächtnisleistung und damit verbunden der Neurogenese und synaptischen Plastizität ist.
Für die Autoren ist sicher, dass Fasten, körperliches Training und ein Lebensstil mit intellektuellen Herausforderungen in der Lage ist, Neuronen vor Dysfunktion und Degeneration zu schützen. Zu dieser Problematik zählen die Autoren Schlaganfall, Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington, die aber allgemein als Erbkrankheit gilt und damit als unvermeidbares Schicksal.
Wichtige intrazelluläre Antworten auf Kalorienrestriktion und körperliches Training in den Neuronen sind das Herauffahren von antioxidativ wirksamen Schutzmaßnahmen, Autophagie und Mitophagie und die Reparatur von fehlerhafter DNA.
Zur Frage der Mitophagie und Alzheimer gibt es eine interessante Arbeit aus dem Jahr 2017 (Mitophagy and Alzheimer’s Disease: Cellular and Molecular Mechanisms.), die gezeigt hat, dass Alzheimer verbunden ist mit einer Anhäufung von nicht funktionalen Mitochondrien, die zum Untergang der Neuronen führen und damit das Krankheitsbild prägen. Es kommt zu einer nachlassenden Funktionen der Synapsen und kognitiven Defiziten aufgrund von erhöhten oxidativen Schäden und Energiedefiziten in den Nervenzellen, was wiederum die Mitophagie weiter beeinträchtigt. Die Autoren sehen hier als Lösung für die Vermeidung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer eine Verbesserung der Gesundheit der Mitochondrien. Und wie es den Anschein hat, sind Kalorienrestriktion und körperliches Training die bislang einzige natürliche Antwort auf dieses Problem.
Fazit
Körperliche Bewegung und Kalorienrestriktion waren die treibenden entwicklungsgeschichtlichen Motoren für die Entwicklung des Gehirns von Mensch und Säugetieren, ohne die die Leistungsfähigkeit dieses Gehirns nicht denkbar ist. Bedingt durch unser zivilisiertes Leben, mit Nahrungsmitteln im Überfluss und Bewegung auf nur wenige 100 Schritte täglich limitiert, sägen wir an den Säulen dieser Entwicklung.
Denn dauerhaftes Sitzen und permanente Kalorienzufuhr sind von der Natur nicht vorgesehen. Darum kann es nicht verwunderlich sein, wenn die entsprechenden Erkrankungen sich in zunehmendem Maße häufen.
