Fasten löst neuroprotektive Veränderungen aus, die das Fortschreiten von Demenz verlangsamen können

Eine neue Studie zeigt, wie zeitlich begrenzte Essgewohnheiten eine Kette von Ereignissen im Darm und Gehirn auslösen, die dazu beitragen können, Alzheimer, Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen vorzubeugen.

Intermittierendes Fasten und die Darm-Hirn-Achse

In einer im Fachjournal „Nutrients“ veröffentlichten Übersichtsarbeit wurden vorhandene präklinische und begrenzte klinische Daten untersucht, die zeigen, dass intermittierendes Fasten (IF) dazu beitragen kann, die toxische Proteinbelastung zu verringern, die synaptische Funktion aufrechtzuerhalten und die Glia- und Immunhomöostase in mehreren Modellen verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen wiederherzustellen.

Studien haben IG mit erhöhten Konzentrationen von Bakterien in Verbindung gebracht, die bekanntermaßen nützliche Metabolite produzieren und Immunreaktionen regulieren. Unter diesen Metaboliten spielen kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), wichtige Signalmoleküle der Darm-Hirn-Achse (GBA), eine besondere Rolle. Es gibt Hinweise darauf, dass IG bei der Zunahme von SCFA-produzierenden Bakterien wie Eubacterium rectale, Roseburia spp. und Anaerostipes spp. eine Rolle spielt. Präklinische Studien haben dies mit einer erhöhten Synapsendichte im Hippocampus und einer verringerten Tau-Phosphorylierung in Tiermodellen der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht.

IG aktiviert die mikrobielle Genexpression und fördert insbesondere das Wachstum butyratproduzierender Taxa. Es verändert zudem den Gallensäurestoffwechsel und reguliert Tryptophanwege, wodurch die Produktion neuromodulatorischer Metaboliten wie Serotonin und Kynurenin verbessert wird. IG ist mit einer Verringerung der Anzahl zirkulierender Monozyten verbunden, die eine entscheidende Rolle bei der Entzündungsreaktion des Körpers spielen.

Chronische, leichte Entzündungen und entzündliche Alterung des Darms werden zunehmend als Hauptursachen für Neurodegeneration erkannt. Eine erhöhte Darmdurchlässigkeit (sogenanntes „Leaky Gut“) ermöglicht mikrobiellen Endotoxinen den Eintritt in den systemischen Kreislauf und löst Immunreaktionen sowie die Produktion proinflammatorischer Zytokine aus. IH kann die Anzahl der SCFA-produzierenden Mikroben erhöhen, was die Epithelintegrität verbessert und die Endotoxinbelastung reduziert.

Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass IG die Neurotransmitterbahnen im Darm beeinflusst, insbesondere diejenigen, die am Tryptophan- und Serotoninstoffwechsel beteiligt sind. Unter IG-Bedingungen wird die mikrobielle Umwandlung von Tryptophan in Indolderivate erhöht, was neuroprotektive Effekte über die Signalisierung des Arylhydrocarbonrezeptors (AhR) vermitteln kann. Dies fördert zudem das Gleichgewicht zwischen Darm- und Immunfunktion.

Neuroinflammation reagiert empfindlich auf zirkadiane Rhythmen: Hypothalamische Entzündungen können durch gestörte Ernährungsgewohnheiten verstärkt werden. IG reduziert die hypothalamische Lipocalin-2-Expression, stellt die hypothalamische Homöostase wieder her und verbessert die astrozytären Clearance-Wege. Die Auswirkungen von IG auf zirkadiane Rhythmen können auch die Redoxhomöostase des Gehirns beeinflussen und die mitochondriale Dynamik verändern.

Stoffwechselumprogrammierung, Neuroprotektion und intermittierendes Fasten

IG kann die mitochondriale Effizienz und antioxidative Kapazität steigern, indem es die Stoffwechselaktivität von Glukose auf Lipid- und Ketonsubstrate wie β-Hydroxybutyrat (BHB) verlagert. BHB übt neuroprotektive Effekte durch seine antioxidativen Eigenschaften, die Modulation der mitochondrialen Funktion und der Darm-Hirn-Achse aus. BHB erhält das mitochondriale Membranpotenzial in präklinischen Modellen und verbessert die kognitive Funktion bei Alzheimer und Epilepsie. Es fördert zudem die Darmgesundheit, indem es die Integrität der Darmbarriere stärkt. Die Kombination von BHB mit GBA und IG bietet eine robuste Grundlage zur Reduzierung von oxidativem Stress und zur Verbesserung der mitochondrialen Bioenergetik.

IG aktiviert die Autophagie durch Stimulierung von SIRT1 und Unterdrückung von mTOR. SCFAs beeinflussen zudem die epigenetische Regulation von Autophagiegenen. Eine erhöhte Expression des vom Gehirn abgeleiteten neurotrophen Faktors (BDNF), verringerte Amyloid-Plaques und Tau-Hyperphosphorylierung in Alzheimer-Modellen sowie ähnliche Effekte in Parkinson-Modellen untermauern das Potenzial von IG.

Bestehende Studien zu neuroimmunen Interaktionen haben gezeigt, dass IG die Interaktionen zwischen Gliazellen und Nervenzellen moduliert und die Integrität der Blut-Hirn-Schranke aufrechterhält. IG beeinflusst die neuroimmune Homöostase durch integrierte Signale der Darm-Hirn-Achse, die die Gliaaktivität, Zytokinnetzwerke und die immunmetabolische Widerstandsfähigkeit regulieren. Diese Anpassungen sind entscheidend für die langfristige kognitive Funktion und den Neuroschutz.

Anwendung in der klinischen Praxis und Perspektiven

Der Einsatz von IG in der klinischen Praxis erfordert eine sorgfältige Bewertung von Wirkmechanismen, Sicherheit, Personalisierung und ethischen Aspekten. Dies kann bei gefährdeten Gruppen wie älteren Menschen aufgrund des Risikos von Hypoglykämie, Dehydration und Mikronährstoffmangel eine Herausforderung darstellen. Auch die Therapietreue kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere wenn kognitiver Abbau die routinemäßige Therapie beeinträchtigt, was die Selbstverabreichung von IG potenziell gefährlich macht. Plattformen zur Überwachung von Pflegekräften, In-App-Timer und andere digitale Lösungen können helfen, diese Herausforderungen zu meistern.

Der Trend zum Präzisionsfasten (personalisiertes Fasten) basiert auf zunehmenden Belegen dafür, dass genetische, epigenetische, metabolomische und mikrobiomische Faktoren die individuelle Reaktion auf das Fasten beeinflussen. Die Einbeziehung zirkadianer Biomarker wie Melatoninrhythmus, Schlafphase und Cortisolamplitude eröffnet vielversprechende Möglichkeiten für einen personalisierten Chrono-Ernährungsansatz. Dies könnte insbesondere für Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen nützlich sein, die häufig einen gestörten zirkadianen Rhythmus aufweisen.

Die pleiotropen Effekte von IG machen es zu einer idealen Basis für multimodale Therapiestrategien. Dies ist besonders wichtig bei Neurodegeneration, wo monotherapeutische Ansätze selten langfristige klinische Vorteile bringen. Die Kombination von Ausdauer- oder Krafttraining mit IG hat in einigen präklinischen und klinischen Pilotstudien zusätzliche neurokognitive Vorteile erbracht.

IH entwickelt sich zu einer potenziell skalierbaren neurotherapeutischen Strategie. Mit fortschreitender klinischer Anwendung wird es wichtig sein, IH in ein umfassendes personalisiertes Medizinkonzept zu integrieren, das digitale Gesundheitstechnologien, Multi-Omics-Biomarker und komplementäre Therapien nutzt. Allerdings ist zu beachten, dass die meisten unterstützenden Daten derzeit aus präklinischen Tierstudien stammen und groß angelegte Humanstudien noch rar sind.

Zukünftige Studien sollten randomisierte kontrollierte Studien mit stratifizierten Designs umfassen, longitudinale Biomarker integrieren und die Einhaltung in der Praxis berücksichtigen.