Fasten – eine Ernährungsstrategie für Sportler?

Fasten ist, unabhängig von der religiösen Praktik, in den letzten Jahren zunehmend zum Trend geworden. Und das obwohl Nahrungsverzicht bereits seit vielen Jahrhunderten beschrieben wird. Heutzutage hat sich nicht nur der Verzicht auf Nahrung, sondern auch der Verzicht auf spezifische Lebens- und Genussmittel, Konsumgüter, Medien oder Mobilitätsformen etabliert. Hier soll allerdings der gänzliche bzw. temporäre Verzicht auf die Nahrungsaufnahme und dessen psychischen und physischen Effekte, insbesondere für Sportler, thematisiert werden.

Auf einen Blick

• Vor allem das intermittierende Fasten wird zunehmend wissenschaftlich untersucht. Es hat zahlreiche metabolische Effekte, die günstig bei der Prävention und Therapie von Zivilisationskrankheiten sein können.
• Viele Studien an Sportlern untersuchten Individuen, die im Rahmen des Ramadans gefastet haben, was die Übertragbarkeit der Ergebnisse erschwert.
• Individuelle Unterschiede, insbesondere der Trainingszustand der Muskulatur und der Körperfettanteil, scheinen die molekularbiologischen Auswirkungen bzw. die Veränderung der Körperzusammensetzung in Folge des Fastens zu beeinflussen.
• Um die Muskelfunktion zu erhalten, erscheint Training während des Fastens sinnvoll. Allerdings kann dies auch zu zusätzlichem Muskelverlust führen, insbesondere wenn überhaupt keine Nahrung aufgenommen wird. Um Muskelprotein zu erhalten, empfiehlt es sich Wasserfasten zu vermeiden und kleine Mengen Kohlenhydrate und/oder Proteine aufzunehmen.
• Auch Krafttraining könnte den Muskelerhalt begünstigen.
• Der Proteinverlust wird im Laufe des Fastens reduziert.
• Intensives und langes Training kann erschwert sein und wird nicht empfohlen.
• Auf molekularbiologischer Ebene scheint es wahrscheinlich, dass Ausdauertraining während des Fastens zusätzliche Anpassungen des Muskelstoffwechsels begünstigt.

Motive für das Fasten

Was bewegt Menschen zu fasten? Grundlegend lassen sich die Gründe in mentale/spirituelle und gesundheitliche einteilen. Zu ersteren können Erleuchtung und Seelenreinigung und die Besinnung auf das Wesentliche bzw. die bewusste Auseinandersetzung mit dem eigenen Selbst gezählt werden. Gesundheitliche Motive für das Fasten sind Wohlbefinden, als begleitende Therapie bei diversen Krankheiten und zum Gewichtsverlust.

Arten des Fastens

Fasten sollte grundlegend von Hungern abgegrenzt werden. Hungern ist unfreiwilliger Natur und verfolgt nicht das Ziel, eines der genannten Motive zu erreichen. Dies gilt auch für die Magersucht. Neben dem kontinuierlichen Fasten, dessen Dauer sich zwischen 24 Stunden und 30 Tagen bewegt, werden auch intermittierende bzw. temporäre Fastenperioden zunehmend entdeckt. Beim klassischen Fasten ist zum Beispiel das Buchinger Fasten eine bewährte Strategie, bei der 7 bis 28 Tage gefastet wird und nur kleine Mengen Obstsaft verzehrt werden [1]. Neuere Ansätze beinhalten folgende Fastenformen:

• ,,5:2‘‘ Fasten, bei dem an zwei aufeinander folgenden Wochentagen gefastet wird [2],
• ein 4-5 tägiges Fasten [4] oder
• eine sehr stark kalorienreduzierte Diät für mehrere Tage (<500kcal täglich) oder
• verschiedene Formen des populären intermittierende Fastens wie 16:8, bei dem nur in einem täglichen Zeitfenster von acht Stunden gegessen wird [4, 5, 6].

Die unterschiedlichen Fastenmethoden ermöglichen es, individuellen Routinen gerecht zu werden.

Fasten in der Medizin

Trotz der langen medizinischen Tradition, wurde das Fasten erst in den letzten beiden Jahrzehnten wissenschaftlich ausführlicher studiert und nun mehreren sich die Belege für dessen beeindruckende Wirkung. Diese umfassen neurologische, hormonelle und metabolische Anpassungen, die sich auf folgende Krankheitsbilder auswirken kann [7]:

• Diabetes mellitus Typ 2
• Übergewicht
• Herzerkrankungen
• Krebs
• Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson
• Bluthochdruck
• Allergien
• Asthma
• Rheuma/Arthritis

Die Forschung ist hierbei jedoch noch in einem frühen Stadium. Die in Tierstudien beobachteten Ergebnisse werden zunehmend am Menschen untersucht bzw. orientiert sich auch an dem anekdotischen Wissen aus der Heilpraktik.

Was passiert in meinem Körper, wenn ich faste?

Um das Fasten optimal durchzuführen, können grundlegende Kenntnisse über die Physiologie und den Energiestoffwechsel hilfreich sein.

Fette und Glukose bilden zu jedem Zeitpunkt die Grundlage für die Aufrechterhaltung des zellulären ATP-Versorgung, unabhängig davon ob dem Organismus Nahrung zugeführt wird oder nicht. Diese Makronährstoffe liegen bei konstanter Nahrungszufuhr im gespeicherten Zustand vor. Fette finden sich vorwiegend im Fett- und Muskelgewebe, während Glukose in Form von Glykogen, vorwiegend in der Leber und der Muskulatur gespeichert wird. Im Gegensatz zu Glukose, können Fette in deutlich größeren Mengen gespeichert werden, sodass diese die Energiebereitstellung im normalgewichtigen Organismus zunächst nicht limitieren. Die Glukosereserven sind hingegen bereits nach rund 24-36 Stunden nahezu vollständig aufgebraucht. Die allermeisten Organsysteme sind in der Lage nahezu vollständig mit der Energiebereitstellung aus Fetten zu arbeiten.

Das gilt allerdings nicht für das Gehirn und die Nerven. Deshalb muss auch darüber hinaus eine kontinuierliche Versorgung mit rund 180 g Glukose täglich gewährleistet werden [8]. Diese kann durch den Abbau von Proteinen und Triglyceriden gewonnen werden. Parallel wird die Energie zunehmend über Fette aus den Depotspeichern bereitgestellt. Die erhöhte mitochondriale Energiegewinnung aus Fetten ist allerdings limitiert, sodass zunehmend Ketonkörper gebildet werden. Diese können auch vom Gehirn- und Nervengewebe zur Energiegewinnung genutzt werden.

Bis zu 95% der Energie kann aus Fetten bereitgestellt werden

Dennoch ist es für den menschlichen Organismus scheinbar nicht möglich, die Energiegewinnung zu mehr als 95% aus Fetten zu gewährleisten [9]. Das bedeutet, dass der Körper immer auch endogene Proteine (z.B. alte Zellen, abgestorbene Darmbakterien, Bindegewebsproteine oder die Muskelmasse) zur Gewinnung von Glukose nutzen muss. Während körperlicher Aktivität kann auch eine erhöhte Freisetzung von Fettsäuren ins Blut beobachtet werden, sodass Muskel- und Leberglykogen gespart wird. Dies könnte auch ein Grund sein, weshalb intensivere Trainingsbelastungen während längerer Fastenperioden nur schwer möglich sind. Das wesentliche Energiesubstrat für hohe Intensitäten, die Glukose, ist schließlich nur eingeschränkt verfügbar.

Die Energiebereitstellung aus endogenen Reserven verschiebt sich im Verlauf der Fastendauer immer weiter zu den Fetten. Nach einigen Tagen findet eine maximale Energiebereitstellung aus Fetten statt und der Verlust der körpereigenen Proteine zur Energiebereitstellung wird reduziert [8; Abbildung 2]. Das Maß an Fett und Muskelmasse bestimmt die Effizienz der jeweiligen energetischen Nutzung, sodass insbesondere übergewichtige Menschen vermutlich effektiv ihre überschüssigen Reserven verstoffwechseln. Interessant hierbei wäre, wie sich die Veränderung der Körperzusammensetzung bei Sportlern mit geringer Fettmasse und höherer Muskelmasse verhält, da sich die bisherigen Untersuchungen vorwiegend auf übergewichtige Menschen konzentriert haben [10].

In der Fastenperiode kann es zu einer Reduzierung des Ruheenergieumsatzes kommen, was die Gefahr einer umgehenden Gewichtszunahme nach Ende des Fastens begünstigen könnte [11]. Darüber hinaus scheint es geschlechtsspezifische Unterschiede zu geben hinsichtlich der Verteilung der Energiesubstrate im Organismus. Während Männer mittelkettige Fettsäuren vorwiegend in der Leber akkumulieren, scheinen Frauen diese Fette eher im Muskelgewebe zu speichern [12]. Inwieweit dies in der Sportpraxis relevant sein könnte, bleibt interessanter Gegenstand zukünftiger Untersuchungen. Eine weitere, während intermittierenden Fasten beschriebene Nebenwirkung ist das Risiko für Heißhungerattacken. Dem liegen möglicherweise Veränderungen in der Regulation des Hungerhomons Leptin zugrunde [13, 14].

Trainingswissenschaft – Fasten für Sportler

Seit ein paar Jahren widmet sich auch die Trainingswissenschaft dem Thema Fasten als begleitende Ernährungsform. Auf den ersten Blick mag diese Strategie für Sportler eher kontraproduktiv erscheinen. Wichtig hierbei ist zwischen den einzelnen Sportarten, die sehr unterschiedliche motorische und energetische Charakteristika aufweisen, zu differenzieren und individuell abzustimmen. Das Forschungsinteresse galt, wie auch in früheren Zeiten, vermehrt dem Ausdauersport, doch häufen sich nun auch Artikel, die das Fasten im Zusammenhang mit Kraft- und Hypertrophietraining untersuchen.

Akut scheint (kurzfristiges) Fasten, verglichen zum Training kurz nach dem Essen, durch folgende Merkmale gekennzeichnet zu sein:

• niedrigere Blutinsulinspiegel
• erhöhte Glukosespiegel bzw. konstante Glukosewerte bei Belastung bis 90 min
• erhöhte Fettoxidation im Muskel und erhöhte Ganzkörper-Lipolyse
• erhöhte Konzentration von Aminosäuren im Blut.

Diese kurzfristigen Reaktionen helfen dem Körper bei mangelnde Energiezufuhr Glykogen zu sparen [15, 16]. Mittel- und langfristig scheint sich dies auch in der Expression Fettstoffwechsel-assoziierter Enzyme bemerkbar zu machen, sodass der Organismus effizienter Energie aus den Fettdepots beziehen kann. Damit einhergehend kommt es zur Verbesserung der Insulinsensitivität. Darüber hinaus scheint die Autophagie, also der kontrollierte Zelltod (mit nachfolgender Zellerneuerung) gesteigert zu werden, was sich günstig auf die langfristige Zellfunktion und Gesundheit auswirken kann [17]. Weitere Effekte können Veränderungen des Hormonhaushaltes sein. Hierzu zählt ein Abfall der anabolen Hormone Testosteron und IGF-1, ein Anstieg des Wachstumshormons und der Anstieg von Katecholamine wie z.B. Adrenalin. Letztere stimulieren die Fettverbrennung [18].

Fasten im Ausdauersport

Um zu verstehen, weshalb Fasten besonders im Ausdauersport interessant sein kann, ist eine molekularbiologische Betrachtung der durch Fasten induzierten Anpassungen notwendig.

Fasten und Ausdauersport weisen die Gemeinsamkeit auf, dass sie temporär zu zellulärem, oxidativem und energetischem Stress führen, was die mitochondriale Biogenese (Vermehrung und Vergrößerung von Mitochondrien) begünstigt über mehrere zelluläre Signalkaskaden (PGC-1α ->) initiieren kann [16, 15, 10]. Diese Signalgebung ist essenziell für die trainingsinduzierte Anpassung auf zellulärer Ebene, die leistungslimitierend sein kann. Bemerkbar macht sich dies insbesondere in einer erhöhten Sauerstoffaufnahme der Muskelzellen, die als wesentliches Kriterium für die Ausdauerleistungsfähigkeit gilt (VO2max).

Berücksichtigt werden muss hierbei aber, dass intensivere Trainingseinheiten während des Fastens eher nicht möglich sind. Darüber hinaus kommt es scheinbar akut und auch langfristig zur Vermehrung von Glukose und Fettstoffwechsel-assoziierten Proteinen. Ob dies jedoch bei trainierten Ausdauersportlern eine zusätzliche Anpassungsreaktion verglichen mit dem Trainingsreiz an sich hervorruft, bleibt unsicher. Beim Fasten wird deshalb empfohlen, nicht länger als 90 min bei niedriger bis mittlerer Intensität zu trainieren, um einen zu starken Abfall des Blutzuckerspiegels zu vermeiden [10, 18]. Körperbewusste und erfahrene Sportler können dies womöglich aber auch selbst beurteilen.

Körperzusammensetzung

Wie verhält es sich mit der Körperzusammensetzung bei Sport während des Fastens? Die Naturheilkunde sagt, dass ein ergänzendes Training den Abbau von Muskelmasse vermeiden kann. Hierfür finden sich allerdings keine Belege. Im Gegenteil: ein 28-tägiges Fasten mit begleitendem Kräftigungs- und Ausdauersport führte zu einem zusätzlichen Muskelverlust von rund 100 g (+10%) verglichen mit der inaktiven Gruppe [19]. Allerdings konnte nur bei den Männern ein signifikant erhöhter Muskelverlust durch das zusätzliche Sportprogramm nachgewiesen werden.

Trotzdem erscheint es sinnvoll, nicht auf das Training während des Fastens zu verzichten, um die körperliche Leistungsfähigkeit und auch die Muskelkraft zu erhalten. Die Ergebnisse beziehen sich auf Daten von übergewichtigen Probanden, sodass die Übertragbarkeit auf schlanke und trainierte Sportler nur sehr eingeschränkt möglich ist. Ein Verlust fettfreier Körpermasse muss nämlich nicht zwangsläufig bedeuten, dass es sich hierbei um Muskelprotein handelt. Manche Autoren vermuten, dass für die Deckung des Glukosebedarfs (aus Proteinab- bzw. umbau) auch andere endogene Proteinquellen genutzt werden könnten (z.B. Glykoproteine aus dem Bindegewebe, Darmbakterien, Darmschleimhautzellen) oder dass die intramuskulären Aminosäurespeicher zur Bedarfsdeckung herangezogen werden [20]. Dies hätte den Nutzen, dass nicht nur Muskelproteine verstoffwechselt werden und Muskelgewebe erhalten bleibt.

Proteinabbau durch gezielte Nährstoffzufuhr minimieren

Es konnte gezeigt werden, dass kleine Mengen Glukose, Aminosäuren und auch Fette ausreichend sind um den Stickstoffverlust (als Maß für den Proteinverlust) zu halbieren. Glukose, scheint gegenüber den anderen Makrosubstraten den größten proteinsparenden Effekt auszuüben. Die Kombination aus Kohlenhydraten und Aminosäuren führt zu einem bestmöglichen Erhalt der Stickstoffbilanz [21, 22, 23]. Inwieweit dies relevant ist, ist nach jetzigen Wissenstand jedoch nicht zu beantworten, da die Stickstoffbilanz umgehend positiv wird nachdem das Fasten gebrochen wurde, sodass Muskelproteinstrukturen wiederaufgebaut werden [21].

Ob es allerdings auch bei Sportlern zum zeitnahen und vollständigen Wiederaufbau der verlorenen Muskelmasse kommt, ist unklar. Für Sportler könnte es deshalb empfehlenswert sein, kein ,,null‘‘ Fasten durchzuführen, wenn der Erhalt der Muskelmasse und Funktion während des Fastens notwendig ist. Relevant ist dies für Sportler oder Sportarten, bei denen die Muskelmasse kritisch ist oder direkt ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit ist. Hierzu zählen alle Aktivitäten, die eine hohe Maximalkraft erfordern oder auch der Fitnesssport, bei dem der Aufbau und Erhalt von Muskelmasse hohe Priorität hat.

Auswirkungen auf Wachstumshormone

Hierzu kursieren auch kontroverse Aussagen. Zwar scheint es während des Fastens zur Ausschüttung des Wachstumshormons HGH zu kommen [24], das auch am Muskelproteinstoffwechsel beteiligt ist. Es gibt jedoch keine weiteren Hinweise dafür, dass diese erhöhten Spiegel ausreichend sind, um einen muskelaufbauenden Stimulus zu bewirken. Zudem haben Moro et al. [5] auch gezeigt, dass die für den Muskelaufbau und -erhalt wichtigen Hormone Testosteron und IGF-1 in Folge intermittierenden Fastens reduziert waren. Zusammen mit einem verringerten Insulinspiegel ist es nicht überraschend, dass die Phosphorylierung des für den Muskelaufbau zentralen Enzymkomplexes mTOR während des Fastens reduziert ist [23, 12]. Die Ketonkörper-Synthese (Butyrat & Acetat) aus Fetten wird als alternatives und antikataboles Energiesubstrat beschrieben, sodass auch hierdurch Muskelprotein gespart werden könnte [25, 26]. Trotzdem scheint es sehr unwahrscheinlich, dass Fasten ein geeignetes zelluläres Milieu für den längerfristigen Muskelerhalt oder gar Muskelaufbau bietet. Trotzdem könnte es sinnvoll sein, während des Fastens Krafttraining auszuführen, um einen muskelerhaltenden Reiz zu setzen.

Praxisempfehlungen und Ausblick

Es konnte gezeigt werden, dass selbst sehr kleine Mengen Kohlenhydrate (z.b. Honig oder Obst), aber auch Fette oder Proteine ausreichend sind, um den Stickstoffverlust beim Fasten (als Maß für den Abbau von Muskelprotein) deutlich zu minimieren. Inwieweit die gesundheitlichen Effekte hierdurch eingeschränkt werden, bedarf weiterer Untersuchungen. Anzunehmen ist aber, dass dies keinen wesentlichen Nachteil mit sich bringt, sondern womöglich nur den energetischen Umstieg auf den reinen Fett- bzw. Ketonkörper-Stoffwechsel verzögern könnte. Zusammen mit einem gemäßigten Trainingsreiz zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit und der Einnahme von vollständigen Proteinen, Aminosäuren und/oder einer Kohlenhydratquelle könnte die Umsetzbarkeit im Training gegeben sein.

Interessant wäre es verschiedene Fastenstrategien hinsichtlich des akuten und mittelfristigen Effekts auf die Körperzusammensetzung bei trainierten Sportlern mit niedrigem Körperfettanteil und höherer Muskelmasse zu evaluieren. Auch gibt es derzeit keine eindeutige Antwort darauf, wie der jeweilige Trainingszustand die akuten physiologischen Reaktionen und die kurz-, mittel- und langfristigen Veränderungen beeinflusst.

Zusammenfassung

Fasten stellt sich als spannende Ernährungsstrategie heraus, die eine Vielzahl metabolischer Reaktionen hervorrufen kann, die sich nicht nur günstig auf eine Reihe von Krankheiten auswirken, sondern auch im Rahme sportlichen Trainings Vorteile mit sich bringen können. Hierzu zählt insbesondere eine verstärkte Anpassung des aeroben Muskelstoffwechsels, die sich sowohl im medizinischen als auch im Kontext der Leistungsfähigkeit bewähren könnte. Die Forschung befindet sich allerdings noch im Anfangsstadium und die Ableitungen für die Praxis sind je nach Zielsetzung (sportmedizinisch oder trainingswissenschaftlich) verschieden zu bewerten. Die radikale Einschränkung der Energiezufuhr ermöglicht eine signifikante Reduktion des Körpergewichts, und je nach individuellen Gegebenheiten und Umsetzung, eine Körperfettreduktion binnen kürzester Zeit.

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