Auswirkungen einer Fastenkur auf die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms

Prof.Dr. Andrea Henze und Antonia Werner, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften. 

Universität Halle-Wittenberg / Deutsche Fastenakademie e.V.

Das Darm-Mikrobiom als Forschungsbereich rückte in den vergangenen zehn Jahren immer mehr in den Fokus der Wissenschaft. Das Darm-Mikrobiom umfasst alle Mikroorganismen, die den Darm besiedeln.
Es dominieren Bakterien, aber auch Eukaryoten (v. a. Hefen), Archaeen und Viren sind Bestandteile des Darm-Mikrobioms. Innerhalb eines empfindlichen Ökosystems leben Billionen unterschiedliche Organismen im Darm zusammen und bedingen einander in ihrer Funktion und im Überleben (Gomaa, 2020).
Die weitreichenden Folgen des Verlustes oder der Überbesiedlung einer einzelnen Spezies sind schwer zu erfassen.
Die Bedeutung der Zusammensetzung der Darm-Bakterien für die Gesundheit des Menschen wurde in zahlreichen Studien dargelegt. So wird eine Dysbiose (ungünstige Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms) beispielsweise mit entzündlichen Darmerkrankungen, Kolorektalkrebs, neuropsychiatrische Erkrankungen (Autismus Spektrum Störung, Depression, Schizophrenie), Diabetes mellitus Typ 2 und kardiovaskulären Erkrankungen in Verbindung gebracht (Mills et al., 2019).
Auch das Heilfasten nach Dr. Buchinger (max. 500 kcal/Tag) ist ein aktueller Forschungsgegenstand und dessen therapeutische Wirksamkeit auf verschiedene Krankheitsbilder (u. a. rheumatoide Arthritis, metabolisches Syndrom, chronisches Schmerzsyndrom) von medizinischer Relevanz.

Die Deutsche Fastenakademie e. V. (dfa) entwickelte mit dem Gesundheitsfasten nach Konzept der dfa ein Konzept, das die Fastenmethode von Dr. Buchinger mit einem Gesundheitstraining vereint und insbesondere als präventive Maßnahme für Menschen ohne schwerwiegenden Vorerkrankungen zur Aufrechterhaltung der Gesundheit geeignet ist.
Im Jahr 2021 wurde im Rahmen einer Kooperation der dfa mit Prof. Dr. Andrea Henze, Professur für Ernährungsphysiologie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Studentin der Ernährungswissenschaften (M. Sc.) Antonia Werner eine Studie durgeführt. Die Studie untersuchte die Auswirkungen eines fünftägigen ambulanten Gesundheitsfastens nach Konzept der dfa auf den Allgemeinzustand gesunder Probanden/Probandinnen, wobei der Fokus auf Veränderungen der Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms lag. Entsprechend wurden zu vier verschiedenen Zeitpunkten (vor dem Fasten, am letzten Fastentag, eine Woche nach dem Fasten und drei Monate nach dem Fasten) Stuhlproben genommen und Daten bezüglich anthropometrischer Parameter, Blutdruck, Lebensstil, Gesundheits- und Wohlbefinden gesammelt. Des Weiteren führten die Teilnehmenden vor und drei Monate nach der Intervention ein prospektives dreitägiges Ernährungsprotokoll und dokumentierten zwei Tage vor bis drei Tage nach dem Fasten den Ketonkörpergehalt im Urin. Die Daten von 47 Probanden und Probandinnen (6 Männer, 41 Frauen) mit einem Alter von 52,19 ± 9,27 Jahren wurden analysiert.

Ergebnisse Darm-Mikrobiom

Die alpha-Diversität (Artenvielfalt) des Darm-Mikrobioms stieg durch die Fastenintervention signifikant an. Eine hohe mikrobielle alpha-Diversität wird mit einem stabilen intestinalen Ökosystem und einem guten Gesundheitszustand assoziiert (Gong et al., 2016).
Die beta-Diversität (Unterschied in der Artenvielfalt zwischen den einzelnen Stuhlproben) sank durch das Fasten signifikant ab, damit ist sich das Darm-Mikrobiom der Teilnehmenden nach dem Fasten ähnlicher als vor dem Fasten. Fasten beeinflusst vorwiegend bestimmte Bakteriengattungen des Darm-Mikrobioms positiv (u. a. Verrucomicrobia Akkermansia, Bacteroidetes Bacteroides) während der Anteil anderer Gattungen reduziert wird (u. a. Firmicutes Faecalibacterium, Firmicutes Ruminococcus) (Lilja et al., 2021; Remely et al., 2015), wodurch die Ähnlichkeit des Darm-Mikrobioms der Teilnehmenden untereinander erhöht wird.

Des Weiteren sank der prozentuale Anteil von Bakterien des Stammes Firmicutes, der am stärksten vertretene Bakterienstamm, durch das Fasten. Der prozentuale Anteil des zweithäufigsten Bakterienstamms Bacteroidetes stieg hingegen an. Infolgedessen sank das Verhältnis der beiden Stämme zueinander (Firmicutes:Bacteroidetes Ratio). Arten des Stammes Firmicutes gewinnen Energie insbesondere durch die Verwertung pflanzlicher Polysaccharide, wohingegen sich einige Bacteroidetes sowie Proteobacteria Arten auch von körpereigenen Substanzen wie der Darmschleimhaut ernähren können (Grigor’eva, 2020). Infolgedessen stehen bei einer geringen Nahrungszufuhr Firmicutes Arten weniger Nährstoffe zur Verfügung, während Bacteroidetes- und Proteobacteria-Arten ihren Energie- und Substratbedarf trotzdem decken können. Ein niedriger Firmicutes:Bacteroidetes Ratio ist überwiegend im Darm-Mikrobiom gesunder Personen aufzufinden, während ein hoher Firmicutes:Bacteroidetes Ratio als potenzieller Risikofaktor kardiovaskulärer Erkrankungen diskutiert wird (Crovesy et al., 2020; Strati et al., 2017; Yang et al., 2015).

So ging die relative Häufigkeit an polysaccharidverwertenden Bakteriengattungen (Bacteroidetes Prevotella, Firmicutes Ruminococcus, Firmicutes Fusicatenibacter, Firmicutes Lachnospiracea incertae sedis, Firmicutes Faecalibacterium) durch die Fastenintervention zurück. Gleichzeitig stieg die relative Häufigkeit von Bakterien, die sich vorwiegend von der körpereigenen Mukosa ernähren können (Proteobacteria, Verrucomicrobia Akkermansia, Bacteroidetes Bacteroides) an. Innerhalb von drei Monaten näherte sich das Darm-Mikrobiom der Teilnehmenden wieder dem Ausgangszustand an.

Bemerkenswert ist die Entwicklung der Bakteriengattung Verrucomicrobia Akkermansia. Diese verfünffachte sich infolge der Fastenkur und zeigte auch nach drei Monaten einen erhöhten Wert an. Akkermansia ernährt sich von der Darm-Mukosa. Damit proliferiert sie insbesondere bei Nährstoffmangel infolge von Nahrungskarenz, Malnutrition oder parenteraler Ernährung (Belzer & de Vos, 2012). Bei dem Abbau der Mukosa entstehen die kurzkettigen Fettsäuren Acetat und Propionat, die dem Wirt zur Verfügung stehen (Derrien et al., 2004). So wird Akkermansia eine protektive und antiinflammatorische Wirkung zugesprochen und sie werden als Biomarker für einen gesunden Darm in Betracht gezogen (Belzer & de Vos, 2012). Eine gesunde Mukosa ist meist reich an Akkermansia, während verschiedene Erkrankungen (entzündliche Darmerkrankungen, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Appendizitis) mit einer verminderten Anzahl an Akkermansia in Verbindung gebracht werden (Png et al., 2010; Swidsinski et al., 2011).

Anthropometrische Daten und Blutdruck

Durch die Fastenintervention wurde das Körpergewicht und der BMI der Teilnehmenden langfristig hoch signifikant gesenkt. Taillen- sowie Hüftumfang sanken kurzfristig signifikant und der Waist-to-Hip Ratio (WHR) blieb dementsprechend ohne signifikante Veränderungen. Ebenso blieb der Blutdruck auf einem konstanten Level (der Großteil der Teilnehmenden wies bereits vor der Intervention einen normalen Blutdruck auf, daher bestand wenige Bedarf für eine Blutdrucksenkung).
Lebensstil, Ernährung, Gesundheits- und Wohlbefinden
Der Lebensstil wurde durch einen Fragebogen mit drei Kategorien (Ernährung, Essverhalten, Entspannung) beurteilt. Zwei Kategorien (Ernährung, Essverhalten) erzielten langfristig verbesserte Werte. Im Gegenzug dazu wies das dreitägige Ernährungsprotokoll bis auf einer signifikanten Reduktion des Konsums an Kaffee/Tee keinerlei erwähnenswerte Veränderungen auf. Das subjektive Gesundheits- und Wohlbefinden, welches mittels Fragebogen erfasst wurde, stieg insbesondere eine Woche nach dem Fasten signifikant an. Dabei erhöhte sich die erreichte Punktzahl in sechs von neun Subkategorien (allgemeine Gesundheitswahrnehmung, Veränderung des Gesundheitszustandes, körperliche Funktionsfähigkeit, emotionale Rollenfunktion, Vitalität, psychisches Wohlbefinden) signifikant.
Stoffwechsel während des Fastens
Der fastentypische metabolische Wechsel weg von der Verwertung von Kohlenhydraten hin zu der Verwertung von Ketonkörpern und freien Fettsäuren konnte aufgezeigt werden. Der Ketonkörpergehalt des ersten Morgenurins war ab dem zweiten Fastentag bis zum dritten Aufbautag signifikant erhöht.
Fazit
Insgesamt lieferte die durchgeführte Untersuchung wegweisende Einsichten, welche bereits bekannte Erkenntnisse vorangegangener Studien stützen und näher konkretisieren. Insbesondere der langfristige gesundheitspräventive Effekt des Fastens wird hervorgehoben. Die Auswirkungen einer Fastenperiode auf das Darm-Mikrobiom wurden näher beleuchtet und regen zu weiterführenden Studien an, welche die Rolle des Darm-Mikrobioms für die menschliche Gesundheit eingehend untersuchen. Bei einer präzisen Studienlage könnte in Zukunft die Behandlung des Darm-Mikrobioms als Begleittherapie bei bestimmten Erkrankungen relevant für eine positive Beeinflussung des Krankheitsverlaufs von Patienten/Patientinnen sein.

Antonia Werner, yogasoulfood.com

Literatur

Belzer, C., & de Vos, W. M. (2012). Microbes inside—from diversity to function: The case of Akkermansia. The ISME Journal, 6(8), Art. 8. https://doi.org/10.1038/ismej.2012.6
Crovesy, L., Masterson, D., & Rosado, E. L. (2020). Profile of the gut microbiota of adults with obesity: A systematic review. European Journal of Clinical Nutrition, 74(9), Art. 9. https://doi.org/10.1038/s41430-020-0607-6
Derrien, M., Vaughan, E. E., Plugge, C. M., & de Vos, W. M. Y. 2004. (2004). Akkermansia muciniphila gen. Nov., sp. Nov., a human intestinal mucin-degrading bacterium. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 54(5), 1469–1476. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02873-0
Gomaa, E. Z. (2020). Human gut microbiota/microbiome in health and diseases: A review. Antonie van Leeuwenhoek, 113(12), 2019–2040. https://doi.org/10.1007/s10482-020-01474-7
Grigor’eva, I. N. (2020). Gallstone Disease, Obesity and the Firmicutes/Bacteroidetes Ratio as a Possible Biomarker of Gut Dysbiosis. Journal of Personalized Medicine, 11(1), 13. https://doi.org/10.3390/jpm11010013
Lilja, S., Stoll, C., Krammer, U., Hippe, B., Duszka, K., Debebe, T., Höfinger, I., König, J., Pointner, A., & Haslberger, A. (2021). Five Days Periodic Fasting Elevates Levels of Longevity Related Christensenella and Sirtuin Expression in Humans. International Journal of Molecular Sciences, 22(5), 2331. https://doi.org/10.3390/ijms22052331
Mills, S., Stanton, C., Lane, J. A., Smith, G. J., & Ross, R. P. (2019). Precision Nutrition and the Microbiome, Part I: Current State of the Science. Nutrients, 11(4). https://doi.org/10.3390/nu11040923
Png, C. W., Lindén, S. K., Gilshenan, K. S., Zoetendal, E. G., McSweeney, C. S., Sly, L. I., McGuckin, M. A., & Florin, T. H. J. (2010). Mucolytic Bacteria With Increased Prevalence in IBD Mucosa AugmentIn VitroUtilization of Mucin by Other Bacteria. Official Journal of the American College of Gastroenterology | ACG, 105(11), 2420. https://doi.org/10.1038/ajg.2010.281
Remely, M., Hippe, B., Geretschlaeger, I., Stegmayer, S., Hoefinger, I., & Haslberger, A. (2015). Increased gut microbiota diversity and abundance of Faecalibacterium prausnitzii and Akkermansia after fasting: A pilot study. Wiener Klinische Wochenschrift, 127(9–10), 394–398. https://doi.org/10.1007/s00508-015-0755-1
Strati, F., Cavalieri, D., Albanese, D., De Felice, C., Donati, C., Hayek, J., Jousson, O., Leoncini, S., Renzi, D., Calabrò, A., & De Filippo, C. (2017). New evidences on the altered gut microbiota in autism spectrum disorders. Microbiome, 5, 24. https://doi.org/10.1186/s40168-017-0242-1
Swidsinski, A., Dörffel, Y., Loening-Baucke, V., Theissig, F., Rückert, J. C., Ismail, M., Rau, W. A., Gaschler, D., Weizenegger, M., Kühn, S., Schilling, J., & Dörffel, W. V. (2011). Acute appendicitis is characterised by local invasion with Fusobacterium nucleatum/necrophorum. Gut, 60(1), 34–40. https://doi.org/10.1136/gut.2009.191320
Yang, T., Santisteban, M. M., Rodriguez, V., Li, E., Ahmari, N., Carvajal, J. M., Zadeh, M., Gong, M., Qi, Y., Zubcevic, J., Sahay, B., Pepine, C. J., Raizada, M. K., & Mohamadzadeh, M. (2015). GUT MICROBIOTA DYSBIOSIS IS LINKED TO HYPERTENSION. Hypertension, 65(6), 1331–1340. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315

Stand Februar 2022

Dass unser Darm-Mikrobiom (Darmflora) einen wesentlichen Einfluss auf unsere Gesundheit hat, ist heute allgemein bekannt. Die Entstehung verschiedenster Krankheiten, wie das metabolische Syndrom, Autismus, Multiple Sklerose, Allergien oder das Reizdarm-Syndrom, wird mit einer Dysbalance der Darm-Mikroben in Verbindung gebracht.

Nun haben wir uns gefragt, wie sich das Fasten auf die Darmbakterien auswirkt. Kann durch eine Periode des Fastens vielleicht eine gesundheitsfördernde Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms unterstützt werden? Um das zu untersuchen, starteten wir im September 2021 eine Studie in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Andrea Henze, Professur für Ernährungsphysiologie der MLU Halle-Wittenberg.

55 Fastende nahmen an unserer FaSt DarMi 2021 – Fastenstudie über das Darm-Mikrobiom teil. Im Rahmen einer dfa-Gesundheitswoche inklusive 5 Tagen Fasten sammelten die Proband:innen Stuhlproben, dokumentierten verschiedene Gesundheitsparameter (Körpergewicht, Blutdruck, Taillen- und Hüftumfang) und füllten Fragebögen über ihr Wohlbefinden und ihren Lebensstil aus.

Die Datenerhebungen erfolgen zu vier verschiedenen Zeitpunkten:

• vor dem Fasten, um den Ausgangszustand abzubilden
• nach dem Fasten, um die direkten Effekte des Fastens zu beschreiben
• eine Woche nach dem Fasten, um die mittelfristigen Effekte des Fastens zu erfassen
• 3 Monate nach dem Fasten, um die langfristigen Effekte des Fastens zu erfassen

Mittlerweile meisterten die Proband:innen alle Datenerhebungen und sendeten das Untersuchungsmaterial an die MLU Halle-Wittenberg. Im nächsten Schritt wird die Bakterien-DNA aus den Stuhlproben isoliert, d.h. durch chemische Vorgänge und viele kleine Schritte im Labor wird die DNA aus der Bakterienzelle freigesetzt und anschließend von dem Gemisch getrennt, sodass nur noch Bakterien-DNA in einer Lösung vorhanden ist. Anschließend werden die DNA-Proben zur PCR Amplifikation an ein Labor gegeben und danach vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (Berlin-Buch) sequenziert.

Das Ziel ist es, bestimmen zu können, wie sich die Bakterien in unserem Darm infolge des Fastens verändern. Vermehren sich gesundheitsförderliche Gattungen? Wie lange hält dieser Effekt an? Steigt die Diversität unserer Mikroben? Falls das Fasten tatsächlich zu einer Verbesserung des Darm-Mikrobioms führt, kann so nachweislich vielen Volkskrankheiten entgegengewirkt werden!

Auch die Auswertung der anderen gesammelten Parameter wird spannende Einsichten liefern – wie verändert sich der BMI, Blutdruck, das Wohlbefinden oder der Lebensstil infolge der dfa-Gesundheitswoche?

Wir rechnen im kommenden Frühling mit den ersten Ergebnissen und hoffen, dass unsere Studie Anregungen für weitere Forschung bezüglich Fasten und Darm-Mikrobiom geben kann.

Aufruf zur Teilnahme 2021

Wie profitiert unsere Darmflora (Mikrobiom) vom Fasten?

Eine kleine Reise in die Welt des Fastens. Hier bekommen Sie die Chance Ihr Leben gesünder zu gestalten und neue Erkenntnisse über sich und Ihren Körper zu gewinnen!

Wir wollen wissen: Wie wirkt sich eine fünftägige Fastenkur nach Buchinger/Lützner inklusive Gesundheitstraining auf die Zusammensetzung unserer Darmflora aus?
Untersuchen werden wir das durch eine digitale Studie, welche online stattfinden wird – Sie können also von überall aus teilnehmen!

Die Vorteile für die Proband:innen

• Eine Gesundheitsfastenwoche inklusive fünf Tagen betreutem Fastenprogramm nach der Methode Dr. Buchinger/Dr. Lützner
• Gesundheitstraining nach Konzept der dfa während des Fastenprogrammes: Vorträge und Übungen zu Bewegung, Ernährung und Entspannung
• Persönliche Betreuung während der Fastenwoche durch eine zertifizierte Fastenleiterin dfa e.V.
• Eine Analyse Ihres Gesundheitszustandes und Ernährungsverhalten vor und nach dem Fasten
• Außerdem werden mithilfe von Fragebögen die Auswirkungen des Fastens auf Ihre Gesundheit, Ihr Wohlbefinden und Ihren Lebensstils festgestellt und durch die Analyse von Stuhlproben die Zusammensetzung Ihrer Darmflora untersucht
• Somit werden Ihnen Methoden an die Hand gegeben, wie Sie Ihre Gewohnheiten bezüglich Ernährung, Entspannung und Bewegung nachhaltig optimieren können

Zur Beantwortung aller aufkommenden Fragen steht geeignetes Fachpersonal zur Verfügung.

Mittlerweile sind uns sehr viele positive Effekte des Fastens nach Dr. Buchinger/Dr. Lützner auf unsere Gesundheit bekannt:

• Gesteigertes Wohlbefinden
• Verbesserung der Blutwerte: Blutfettwerte, Glukose-Regulation
• Senkung des Blutdrucks
• BMI-Reduktion

Dadurch wird der Entwicklung vieler westlicher Krankheitsbilder entgegengewirkt, z.B. Typ-2-Diabetes, Rheumatoider Arthritis, Übergewicht oder Fettstoffwechsel-Störungen. Damit ist das Fasten nach Buchinger/Lützner eine wunderbare Methode, die Gesundheit präventiv zu fördern! Außerdem legt eine Fastenkur ein gutes Fundament, um den Lebensstil aktiver und gesünder zu gestalten sowie Ernährungsgewohnheiten zu überdenken.

Nun wollen wir einen Schritt weiter gehen: Was genau passiert mit uns, wenn wir fasten? Welche Abläufe finden auf molekularer Ebene statt? Wie nachhaltig werden Gesundheitsparameter verändert? Und was uns ganz besonders interessiert: Was passiert in unserem Darm?

Unser Darm-Mikrobiom

In unserem Darm haben wir bis zu 10hoch14 Bakterien (=100 Billionen!). Das sind 10-20mal so viele, wie wir Gewebszellen im ganzen Körper haben. Und die Zusammensetzung und Aktivität dieser Bakterien hat einen großen Einfluss auf unsere Gesundheit. Wenn die Balance unserer Darmflora (Darm-Mikrobiom) gestört wird, kann die Entstehung verschiedenster Krankheiten gefördert werden. So bringen Studien das Auftreten vieler chronischer Erkrankungen (Diabetes, Adipositas, Rheumatoide Arthritis) in Verbindung mit der Darmflora und zeigen den enormen Einfluss der Ernährung auf die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms.

Also seien Sie Teil unserer Studie und geben Sie uns wertvollen Input für unsere Forschung!

Zur Teilnahme müssen Sie sich nicht extra frei nehmen. Das Programm ist so konzipiert, dass Sie auch während einer Arbeitswoche teilnehmen können. Allerdings empfehlen wir, dass Sie sich für den Zeitraum von möglichst vielen Verpflichtungen befreien, sich mehr Zeit als üblich nehmen und es ruhig angehen lassen. Eine hohe Arbeitsbelastung sollte unbedingt vermieden werden und es ist wünschenswert, dass Sie sich mehr Zeit (z.B. für eine ausgedehnte Mittagspause mit Bewegung) einplanen.

Was wir von Ihnen benötigen

Zur Dokumentation aller relevanten Informationen erhalten Sie geeignete Vorlagen, die Sie einfach und unkompliziert ausfüllen können.

• Die Bereitschaft die für die Studie notwendigen Schritte eigenverantwortlich umzusetzen (an Meetings teilnehmen, Fasten, Anweisungen zu Bewegung, Entlastungs- und Aufbautage folgen…)
• Die Beantwortung von Fragebögen bezüglich Gesundheit, Wohlbefinden und Lebensstil
• Die zuverlässige selbstständige Dokumentation von bestimmten Gesundheitsparametern (Gewicht, Hüftumfang, Bauchumfang, Blutdruck)
• Die Entnahme von Stuhlproben zu vier Zeitpunkten mittels bereitgestelltem Test-Kit

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Über Ihre Teilnahme würden wir uns sehr freuen!

Wir suchen Teilnehmer:innen ohne chronische Erkrankungen und ohne starke Bewegungseinschränkungen.

Zeitraum Fastenwoche: 25. September bis 1. Oktober 2021

Informationsveranstaltung: 4. und 5. September 2021

Die Teilnahme an der Studie inklusive Unterlagen ist gebührenfrei.
Für alle Fasteninfos und die Betreuung während der Gesundheitswoche erheben wir eine Aufwandsentschädigung in Höhe von 99,- €. Diese sind vor Studienbeginn mit der Anmeldung zu entrichten.

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!

Ansprechpartner:

Antonia Werner, Masterstudentin Ernährungswissenschaften, Uni Halle-Wittenberg
E-Mail: hallo@fastenakademie.de  Mobil: 01728282931