Mehrere Tage ohne Nahrung zu verbringen, bewirkt weit mehr, als den Körper lediglich zur Fettverbrennung zu zwingen. Eine in Nature Metabolism veröffentlichte Studie hat gezeigt, dass längeres Fasten weitreichende biologische Veränderungen im gesamten Körper auslöst, darunter Veränderungen, die mit dem Gehirn, dem Stoffwechsel und dem Immunsystem zusammenhängen. Die Wissenschaftler stellten fest, dass viele der bedeutendsten Auswirkungen nicht sofort auftraten. Stattdessen schien der Körper nach etwa drei Tagen ohne Nahrung in einen ganz anderen biologischen Zustand überzugehen. Die Ergebnisse liefern eines der bislang klarsten Bilder davon, wie sich längeres Fasten auf molekularer Ebene im menschlichen Körper auswirkt. Die Forscher sagen, dass diese Arbeit Wissenschaftlern letztendlich dabei helfen könnte, Behandlungsmethoden zu entwickeln, die einige der Effekte des Fastens nachahmen, ohne dass Menschen tagelang auf Nahrung verzichten müssen.

Was passiert bei längerem Fasten und welche Rolle spielt die Chronobiologie?

Der Mensch hat sich so entwickelt, dass er Zeiten der Nahrungsknappheit überstehen kann. Wenn keine Nahrung verfügbar ist, stellt der Körper seine Energieversorgung von der Glukose aus der Nahrung auf die Nutzung von Fettreserven um. Dabei verändert sich der Stoffwechsel schrittweise: Die Insulinspiegel sinken, gespeicherte Energiereserven werden mobilisiert und der Körper beginnt verstärkt, Fettsäuren und sogenannte Ketonkörper als Energiequelle zu nutzen. Diese Anpassungsmechanismen halfen Menschen in der Evolution, längere Phasen ohne regelmäßige Nahrungsaufnahme zu überleben. Fasten wird seit Jahrtausenden aus religiösen, kulturellen und medizinischen Gründen praktiziert. In vielen Religionen gilt Fasten als Ausdruck von Disziplin, Reinigung oder spiritueller Besinnung. Gleichzeitig wurde es in verschiedenen Kulturen traditionell auch zur Förderung der Gesundheit eingesetzt. In den vergangenen Jahren hat das wissenschaftliche Interesse am Fasten deutlich zugenommen. Forschende untersuchen unter anderem, wie sich unterschiedliche Fastenformen auf Stoffwechsel, Entzündungsprozesse, Gewicht, Herz-Kreislauf-Gesundheit und Alterungsprozesse auswirken. Besonders das intermittierende Fasten steht dabei im Fokus vieler Studien.

Auch die Chronobiologie – also die Wissenschaft der inneren biologischen Uhr – spielt beim Fasten eine wichtige Rolle. Der menschliche Körper folgt einem zirkadianen Rhythmus, der zahlreiche Prozesse wie Stoffwechsel, Hormonproduktion, Schlaf, Körpertemperatur und Energieverbrauch steuert. Forschende gehen davon aus, dass nicht nur entscheidend ist, was und wie viel Menschen essen, sondern auch wann sie essen. Fastenintervalle können Einfluss auf diese innere Uhr nehmen und bestimmte Stoffwechselprozesse mit dem natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus des Körpers synchronisieren.

Studien deuten darauf hin, dass zeitlich begrenztes Essen, bei dem die Nahrungsaufnahme auf bestimmte Stunden des Tages beschränkt wird, die Insulinsensitivität, den Blutzuckerstoffwechsel und möglicherweise auch Entzündungsprozesse positiv beeinflussen könnte. Besonders vorteilhaft scheint es zu sein, Nahrung eher tagsüber aufzunehmen, wenn der Körper biologisch stärker auf Energieverarbeitung eingestellt ist. Spätes Essen in der Nacht hingegen wird mit Störungen des Stoffwechsels, Schlafproblemen und einem erhöhten Risiko für Übergewicht in Verbindung gebracht. Wissenschaftler vermuten zudem, dass Fastenperioden Reparatur- und Regenerationsprozesse unterstützen könnten, die eng mit der biologischen Uhr verknüpft sind. Dazu zählen unter anderem Prozesse der Zellreinigung, hormonelle Anpassungen und Veränderungen im Energiestoffwechsel. Dennoch betonen Forschende, dass die Zusammenhänge zwischen Fasten, Chronobiologie und langfristiger Gesundheit noch nicht vollständig verstanden sind und weiterhin intensiv untersucht werden.

In den letzten Jahren hat es zudem zunehmend Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da Studien einen Zusammenhang zwischen Fasten und intermittierendem Fasten einerseits und Gewichtsverlust, einer verbesserten Stoffwechselgesundheit sowie zellulären Reparaturprozessen andererseits herstellen. Dennoch hatten Wissenschaftler bisher nur ein begrenztes Verständnis davon, wie der Körper genau auf längere Fastenperioden reagiert. Um dies zu untersuchen, beobachteten Forscher des Precision Healthcare University Research Institute (PHURI) der Queen Mary University of London und der Norwegian School of Sports Sciences 12 gesunde Freiwillige während eines siebentägigen Fastens, bei dem ausschließlich Wasser getrunken wurde. Täglich wurden vor, während und nach dem Fasten Blutproben entnommen. Mithilfe modernster Proteomik-Technologie verfolgte das Team rund 3.000 im Blutkreislauf zirkulierende Proteine. Diese Proteine können Hinweise darauf liefern, was in den Organen und Geweben des gesamten Körpers vor sich geht.

Die größten Veränderungen begannen nach dem dritten Tag

Wie erwartet stellte der Körper innerhalb der ersten zwei bis drei Fastentage schnell von der Verbrennung von Glukose auf die Verbrennung von Fett um. Die Teilnehmer verloren durchschnittlich 5,7 Kilogramm (etwa 12,5 Pfund), darunter sowohl Fett- als auch Magergewebe. Nachdem die Teilnehmer drei Tage lang wieder gegessen hatten, kehrte der größte Teil des Magergewebeverlusts zurück, während ein Großteil des Fettverlusts bestehen blieb.

Doch die Forscher entdeckten etwas noch Überraschenderes: Großflächige Veränderungen der Proteinaktivität im gesamten Körper setzten nicht sofort ein. Stattdessen wurden größere molekulare Veränderungen erst nach etwa drei Tagen ohne Kalorienzufuhr deutlich spürbar. Mehr als ein Drittel der untersuchten Proteine veränderte sich während des Fastens signifikant. Zu den stärksten Veränderungen zählten Proteine, die mit der extrazellulären Matrix in Verbindung stehen, welche Geweben und Organen, darunter auch den Nervenzellen im Gehirn, strukturelle Stabilität verleiht. Die Proteinveränderungen waren bei den Probanden bemerkenswert einheitlich, was darauf hindeutet, dass der Körper auf längeres Fasten mit einer hochgradig koordinierten Reaktion reagiert.

„Zum ersten Mal können wir sehen, was auf molekularer Ebene im gesamten Körper geschieht, wenn wir fasten“, sagte Claudia Langenberg, Direktorin des Precision Health University Research Institute (PHURI) an der Queen Mary University. „Fasten ist, wenn es sicher durchgeführt wird, eine wirksame Maßnahme zur Gewichtsreduktion. Beliebte Diäten, die Fasten beinhalten, wie zum Beispiel intermittierendes Fasten, versprechen gesundheitliche Vorteile, die über die Gewichtsabnahme hinausgehen. Unsere Ergebnisse liefern Belege für die gesundheitlichen Vorteile des Fastens jenseits der Gewichtsabnahme, doch diese zeigten sich erst nach drei Tagen vollständiger Kalorienrestriktion – später als wir bisher angenommen hatten.“

Mögliche Vorteile über die Gewichtsabnahme hinaus

Die Forscher nutzten genetische Daten aus groß angelegten Studien am Menschen, um zu untersuchen, wie die während des Fastens beobachteten Proteinveränderungen die langfristige Gesundheit beeinflussen könnten. Die Ergebnisse deuteten auf mögliche Zusammenhänge mit Verbesserungen in mehreren biologischen Signalwegen hin, die mit Krankheitsrisiken, Entzündungen und dem Zellstoffwechsel in Verbindung stehen. Die Wissenschaftler identifizierten zudem Veränderungen bei Proteinen, die an stützenden Strukturen des Gehirns, an Immunreaktionen sowie an Reparatur- und Stressprozessen der Zellen beteiligt sind. Einige dieser Veränderungen standen mit Signalwegen in Verbindung, die auch bei Alterungsprozessen, neurodegenerativen Erkrankungen und Stoffwechselstörungen eine Rolle spielen. Die Ergebnisse haben deshalb das Interesse daran geweckt, ob Fasten Forschern eines Tages helfen könnte, Therapien zu entwickeln, die bestimmte biologische Effekte des Fastens nachahmen, ohne dass Menschen über längere Zeit vollständig auf Nahrung verzichten müssen.

Das Interesse an der Fastenforschung ist seit der Veröffentlichung der Studie aus dem Jahr 2024 weiter gewachsen. Neuere Übersichtsarbeiten bringen intermittierendes Fasten mit einer verbesserten Insulinsensitivität, gesünderen Blutfettwerten und möglichen Vorteilen für Gehirn- und Herz-Kreislauf-Funktionen in Verbindung. Andere aktuelle Studien zum Langzeitfasten zeigen zudem, dass der Körper während mehrtägiger Fastenperioden in einen tiefen ketogenen Zustand übergeht, wodurch sich die Art und Weise der Energiegewinnung grundlegend verändert. Forschende untersuchen außerdem, ob Fasten Prozesse wie Autophagie – eine Art zelluläres „Recyclingprogramm“, bei dem beschädigte Zellbestandteile abgebaut werden – aktivieren könnte. Diese Mechanismen gelten als mögliche Erklärung dafür, warum Fasten mit Effekten auf Zellgesundheit, Entzündungsregulation und Alterungsprozesse in Verbindung gebracht wird.

Die möglichen Risiken

Auch wenn Fasten mit positiven biologischen Effekten wie verbesserten Stoffwechselwerten oder Veränderungen bestimmter Entzündungsmarker in Verbindung gebracht wird, warnen Wissenschaftler davor, längeres oder extremes Fasten als grundsätzlich risikofrei zu betrachten. Insbesondere mehrtägiges Fasten unter ausschließlicher Wasserzufuhr stellt für den Körper eine erhebliche Belastung dar und kann verschiedene physiologische Stressreaktionen auslösen.

In einer Proteomik-Studie zum verlängerten Wasserfasten beobachteten Forschende unter anderem Hinweise auf verstärkte Entzündungsreaktionen, eine erhöhte Aktivierung von Blutplättchen sowie Veränderungen in Signalwegen, die an der Blutgerinnung beteiligt sind. Die Autoren vermuten, dass es sich dabei teilweise um kurzfristige Anpassungsreaktionen des Körpers handeln könnte. Gleichzeitig betonten sie jedoch, dass noch unklar ist, welche langfristigen Auswirkungen wiederholtes oder sehr langes Fasten auf Herz-Kreislauf-System, Immunfunktion und Stoffwechsel haben könnte.