Alternierendes Fasten zur Gewichtsabnahme bei normalgewichtigen und übergewichtigen Personen: eine randomisierte kontrollierte Studie

Intermittierende Fastenkuren, insbesondere alternierendes Fasten (ADF), haben in den letzten zehn Jahren erheblich an Popularität gewonnen. Beim alternierenden Fasten gibt es einen „Fastentag“, an dem 25 % des Energiebedarfs verbraucht werden, und einen „Speisetag“, an dem die Probanden ad libitum essen. Nur eine Handvoll Studien wurde durchgeführt, um die Auswirkungen des alternierenden Fastens auf das Körpergewicht und die Verringerung des Risikos für koronare Herzkrankheiten (KHK) zu untersuchen, und fast alle diese Studien wurden an fettleibigen Bevölkerungsgruppen (BMI 30-39,9 kg/m2) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser ersten Studien deuten darauf hin, dass ADF in einer 8- bis 12-wöchigen Behandlung zu einer Gewichtsabnahme (5-6 % weniger Körpergewicht) und zu einer Verringerung der viszeralen Fettmasse (5-7 cm weniger Taillenumfang) führt. Diese Berichte deuten auch darauf hin, dass ADF bei fettleibigen Personen zur Erhaltung der mageren Masse beitragen kann. Zusätzlich zu diesen günstigen Veränderungen der Körperzusammensetzung wurden auch Verbesserungen des KHK-Risikos festgestellt. So werden beispielsweise bei kurzzeitiger ADF (8-12 Wochen) häufig Senkungen der LDL-Cholesterinkonzentration (20-25 %), der Triacylglycerinkonzentration (15-30 %) und eine Zunahme der LDL-Partikelgröße beobachtet. Es wurde auch über positive Veränderungen des Blutdrucks und des Adipokinprofils (d. h. Anstieg von Adiponektin und Rückgang von Leptin und Resistin) berichtet. Insgesamt deuten diese vorläufigen Arbeiten darauf hin, dass ADF bei fettleibigen Erwachsenen zur Gewichtsabnahme und zur Verringerung des KHK-Risikos wirksam sein könnte.

Eine wichtige Frage, die nach wie vor ungelöst ist, ist, ob die günstigen Auswirkungen von ADF auch bei normalgewichtigen und übergewichtigen Bevölkerungsgruppen beobachtet werden können. Nur zwei Humanstudien haben die Wirkung von ADF auf das Körpergewicht und das KHK-Risiko bei nicht adipösen Personen untersucht. In einer Studie von Heilbronn et al. nahmen normalgewichtige Männer und Frauen (BMI 23 kg/m2) 3 Wochen lang an einer ADF-Kur teil. Das Körpergewicht verringerte sich im Vergleich zum Ausgangswert um 2 %, während die Triacylglycerin-Konzentration nur bei den Männern abnahm. Im Gegensatz zu diesen Ergebnissen zeigten Halberg et al. bei übergewichtigen Männern (BMI 26 kg/m2) nach 2 Wochen ADF keine Veränderung des Körpergewichts. Obwohl diese Studien eine gewisse Grundlage bilden, sind sie durch ihre kurze Dauer (2-3 Wochen) und das Fehlen einer Kontrollgruppe begrenzt. Daher ist eine längerfristige Studie (12 Wochen) mit einer Kontrollgruppe durchaus gerechtfertigt.

Die vorliegende Studie untersuchte die Wirkung von ADF auf das Körpergewicht, die Körperzusammensetzung und die KHK-Risikoparameter sowohl bei normalgewichtigen als auch bei übergewichtigen Erwachsenen in einer 12-wöchigen randomisierten kontrollierten Ernährungsstudie. Wir stellten die Hypothese auf, dass ADF das Körpergewicht und das KHK-Risiko bei normalgewichtigen und übergewichtigen Teilnehmern im Vergleich zu den Kontrollpersonen reduzieren würde.

Probanden und Methoden

Probanden

Die Probanden wurden in der Umgebung von Chicago durch Anzeigen auf dem Campus der University of Illinois, Chicago, rekrutiert. Insgesamt 107 Personen bekundeten ihr Interesse an der Studie, aber nur 32 wurden nach einem Screening mittels eines vorläufigen Fragebogens und einer BMI-Bewertung für die Teilnahme rekrutiert (Abbildung 1). Die Einschlusskriterien waren wie folgt: BMI zwischen 20 und 29,9 kg/m2; Alter zwischen 35 und 65 Jahren; prä- oder postmenopausal (Ausbleiben der Menstruation seit mehr als 2 Jahren); leicht aktiv (< 3 Stunden/Woche leichte körperliche Betätigung mit 2,5 bis 4.0 metabolischen Äquivalenten (METs) in den 3 Monaten vor der Studie); Gewichtsstabilität in den 3 Monaten vor Beginn der Studie (< 4 kg Gewichtsverlust oder -zunahme); Nicht-Diabetiker; keine Vorgeschichte von Herz-Kreislauf-Erkrankungen; Nicht-Raucher; und keine Medikamente zur Gewichtsreduktion, Lipid- oder Glukose-Senkung. Das Versuchsprotokoll wurde von der University of Illinois, Chicago, Office for the Protection of Research Subjects, genehmigt, und alle Studienteilnehmer gaben ihre schriftliche Einwilligung zur Teilnahme an der Studie. Das Forschungsprotokoll stand im Einklang mit der Deklaration von Helsinki.

Studienablaufplan. ADF: Alternate day fasting.

Studiendesign

Experimentelles Design

Eine 12-wöchige, randomisierte, kontrollierte, parallel-armige Fütterungsstudie wurde als Mittel zur Überprüfung der Studienziele durchgeführt. Die Probanden wurden von der KAV mittels einer geschichteten Zufallsstichprobe randomisiert. Die Probanden wurden zunächst nach Geschlecht (M/F), Alter (35-50 Jahre/51-65 Jahre) und BMI (20-24,9 kg/m2/ 25-29,9 kg/m2) in Schichten eingeteilt, und dann wurden die Probanden aus jeder Schicht 1:1 entweder der ADF- oder der Kontrollgruppe zugeteilt (Abbildung 1).

Ernährungsprotokoll

Während des Ernährungsinterventionszeitraums nahmen die ADF-Probanden 25 % ihres Basisenergiebedarfs am Fastentag (24 Stunden) zu sich und aßen dann ad libitum an jedem abwechselnden Ernährungstag (24 Stunden). Der Energiebedarf der Probanden wurde anhand der Mifflin-Gleichung ermittelt. Die Fütterungs- und Fastentage begannen jeweils um Mitternacht, und alle Mahlzeiten am Fastentag wurden zwischen 12.00 und 14.00 Uhr eingenommen, um sicherzustellen, dass alle Versuchspersonen die gleiche Dauer des Fastens durchliefen. Die ADF-Probanden erhielten an jedem Fastentag eine Mahlzeit (zwischen 400 und 600 kcal) und aßen am Ernährungstag ad libitum zu Hause. Alle ADF-Fastentagsmahlzeiten wurden in der Stoffwechselküche des Human Nutrition Research Center (HNRU) an der University of Illinois, Chicago, zubereitet. Die Fastentagsmahlzeiten wurden in Form eines 3-tägigen Rotationsmenüs angeboten und auf der Grundlage der Richtlinien der American Heart Association (AHA) zusammengestellt (30 % kcal aus Fett, 15 % kcal aus Protein, 55 % kcal aus Kohlenhydraten). Alle Mahlzeiten wurden außerhalb des Forschungszentrums eingenommen. Die ADF-Probanden durften energiefreie Getränke, Tee, Kaffee und zuckerfreien Kaugummi zu sich nehmen und wurden dazu angehalten, viel Wasser zu trinken. Die Kontrollpersonen durften jeden Tag ad libitum essen und erhielten keine Mahlzeiten aus dem Forschungszentrum.

Blutentnahmeprotokoll

Zwölfstündige Nüchternblutproben wurden zwischen 6.00 Uhr und 9.00 Uhr zu Beginn (Woche 1) und nach der Behandlung (Woche 12) entnommen. Die Teilnehmer wurden angewiesen, 24 Stunden vor jedem Besuch auf Sport, Alkohol und Kaffee zu verzichten. Das Blut wurde 15 Minuten lang bei 520 × g und 4°C zentrifugiert, um das Plasma von den Erythrozyten zu trennen, und bis zur Analyse bei -80°C gelagert.

Analysen

Energieaufnahme an Fütterungs- und Fastentagen

Während der 12-wöchigen Diätintervention wurden die Probanden der ADF-Gruppe angewiesen, nur die an jedem Fastentag angebotenen Lebensmittel zu essen. Um die Energieaufnahme an den Fastentagen zu bewerten, wurden die ADF-Probanden gebeten, alle zusätzlich verzehrten Nahrungsmittel (d.h. diejenigen, die nicht zur Verfügung gestellt wurden) mit Hilfe eines „Extra food log“ aufzuzeichnen. Außerdem wurden die Probanden angewiesen, übrig gebliebene Lebensmittel zum Wiegen an die HNRU zurückzugeben. Um die Energiezufuhr an den Fütterungstagen zu bewerten, wurden die ADF- und die Kontrollprobanden gebeten, an zwei Fütterungstagen in der Woche und an einem Fütterungstag am Wochenende in Woche 1 und 12 ein dreitägiges Ernährungsprotokoll auszufüllen. Zu Beginn der Studie gab die Forschungsdiätassistentin allen Teilnehmern eine 15-minütige Einweisung in das Ausfüllen der Ernährungsprotokolle. Diese Anweisungen umfassten verbale Informationen und detaillierte Anleitungen zur Schätzung von Portionsgrößen und zur Aufzeichnung von Lebensmitteln in ausreichender Detailtiefe, um eine genaue Schätzung der Nahrungszufuhr zu erhalten. Alle Ernährungsinformationen aus den Ernährungsprotokollen wurden in das Lebensmittelanalyseprogramm Nutritionist Pro (Version 5, Axxya Systems, Stafford, TX) eingegeben, um die Energieaufnahme zu bewerten.

Hunger, Zufriedenheit und Sättigung

Eine validierte visuelle Analogskala (VAS) wurde verwendet, um Hunger, Sättigung und Zufriedenheit mit der ADF-Diät zu messen. Die Skala wurde an 3 Fastentagen (vor dem Schlafengehen) in Woche 1 und 12 ausgefüllt. Kurz gesagt, die VAS bestand aus 100-mm-Linien, und die Probanden wurden gebeten, eine vertikale Markierung über die Linie zu machen, die ihrem Gefühl von 0 (überhaupt nicht) bis 100 (extrem) für Hunger, Zufriedenheit oder Sättigung entsprach. Die Quantifizierung erfolgte durch Messung des Abstands zwischen dem linken Ende der Linie und der vertikalen Markierung.

Gewichtsverlust und Körperzusammensetzung

Das Körpergewicht wurde auf 0,25 kg genau zu Beginn jeder Woche ohne Schuhe und in leichter Kleidung mit einer Waage am HNRU (HealthOMeter, Sunbeam Products, Boca Raton, FL) ermittelt. Der BMI wurde in kg/m2 gemessen. Die Körperzusammensetzung (Fettmasse und fettfreie Masse) wurde mittels dualer Röntgenabsorptiometrie (DXA) gemessen (Hologic QDR 4500 W, Hologic Inc, Waltham, MA) gemessen.

Risikofaktoren der koronaren Herzkrankheit

Die Konzentrationen von Gesamtcholesterin, HDL-Cholesterin und Triacylglycerin wurden in Woche 1 und 12 mit enzymatischen Kits (Biovision Inc., Moutainview, CA) in doppelter Ausführung gemessen. Die LDL-Cholesterinkonzentration wurde anhand der Gleichung von Friedewald, Levy und Fredrickson berechnet. Die LDL-Partikelgröße wurde durch lineare Polyacrylamid-Gelelektrophorese (Quantimetrix Lipoprint System, Redondo Beach, CA, USA) in Woche 1 und 12 gemessen. Für die Elektrophorese wurden hochauflösende 3%ige Polyacrylamid-Gelröhrchen verwendet. Kurz gesagt wurden 25 μl der Probe mit 200 μl flüssigem Ladegel, das Sudanschwarz enthielt, gemischt und in die Gelröhrchen gegeben. Nach 30-minütiger Photopolymerisation bei Raumtemperatur wurden die Proben 1 Stunde lang elektrophoretisch behandelt (3 mA/Gelröhrchen). Die Lipoware-Computersoftware (Quantimetrix, Redondo Beach, CA, USA) wurde anschließend verwendet, um LDL in kleine (<255 Å), mittlere (255-260 Å) und große (>260 Å) Partikel zu unterteilen und die mittlere LDL-Partikelgröße zu bestimmen. Die Intra-Assay-Variationskoeffizienten (CV) für Gesamtcholesterin, HDL-Cholesterin, Triacylglycerin und LDL-Partikelgröße betrugen 3,6 %, 4,8 %, 2,5 % bzw. 4,1 %.

Risikofaktoren für koronare Herzkrankheiten, die nicht auf Lipiden beruhen

Alle Messungen wurden in Woche 1 und 12 durchgeführt. Der Blutdruck wurde in dreifacher Ausführung in sitzender Position nach einer 10-minütigen Ruhezeit gemessen. Das C-reaktive Protein (CRP) wurde in zweifacher Ausführung mit Immulite 1000 High Sensitivity CRP Kits (Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, CA) gemessen. Die Plasmahomocysteinmessungen wurden in zweifacher Ausführung mittels HPLC mit fluorometrischer Detektion durchgeführt. Adiponectin, Leptin und Resistin wurden mittels ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN) gemessen. Die Intra-Assay-Variationskoeffizienten (CV) für CRP, Homocystein, Adiponektin, Leptin und Resistin betrugen 5,0 %, 4,3 %, 3,3 %, 3,0 % bzw. 4,7 %.

Statistik

Die Ergebnisse werden als Mittelwerte ± Standardfehler des Mittelwertes (SEM) angegeben. Tests auf Normalität wurden in das Modell einbezogen. Es wurde keine Variable als nicht normal befunden. Die Unterschiede zwischen den Gruppen bei Studienbeginn wurden mit einem t-Test für unabhängige Stichproben getestet. Veränderungen innerhalb der Gruppe von Woche 1 bis 12 wurden mit einem gepaarten t-Test getestet. Die Unterschiede zwischen den Gruppen wurden mit einem t-Test für unabhängige Stichproben getestet. Der Stichprobenumfang wurde unter der Annahme einer 10%igen Veränderung der LDL-Cholesterin-Konzentration in der ADF-Gruppe berechnet, mit einer Power von 80% und einem Alpha-Risiko von 5%. P-Werte von < 0,05 wurden als signifikant angesehen. Die Daten wurden mit der SPSS-Software (Version 21.0 für Mac OS X; SPSS Inc., Chicago, IL) ausgewertet.