Fermentierte Lebensmittel und Knochengesundheit – die FERMBONE Studie
Können pflanzliche fermentierte Lebensmittel die Darmmikrobiota, Nährstoffbioverfügbarkeit und den Knochenstoffwechsel beeinflussen? Mit dem internationalen VEGANScreener-Datensatz und einem neuen RCT gehen wir diesen offenen Fragen nach.
Steckbrief
- Beteiligte Departemente Gesundheit
- Institut(e) Ernährung und Diätetik
- Förderorganisation SNF
- Laufzeit (geplant) 01.10.2025 - 30.09.2028
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Projektleitung
Prof. Dr. Leonie-Helen Bogl
Isabelle Herter
Monika Cahova - Projektmitarbeitende Natalie Sara Bez
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Partner
Nicholas Bokulich, ETH Zürich Department of Health Sciences and Technology
Anna Greppi, Laboratory of Food Systems Biotechn. Instit. of Food, Nutrition a. Health ETH Zurich
Marek Kuzma, Institute of Microbiology of the CAS, Czech Republic
Markus Schuppler, Laboratory of Food Syst. Biotechn. Instit. of Food, Nutrition a. Health ETH Zurich - Schlüsselwörter Vegane Ernährung, Fermentierte Lebensmittel, Darmmikrobiota, Knochenstoffwechsel, Nährstoffbioverfügbarkeit, Knochenstoffwechselmarker (CTX, P1NP)
Ausgangslage
Pflanzenbasierte Ernährungsmuster gewinnen an Bedeutung, wobei vegane Ernährung die strengste Form darstellt. Trotz Vorteilen für Nachhaltigkeit und Krankheitsprävention können sie Defizite an essenziellen Mikronährstoffen und relevante Absorptionsinhibitoren aufweisen. Die Knochengesundheit ist besonders betroffen: Studien zeigen bei Veganer*innen niedrigere Knochendichte, erhöhte Knochenstoffwechselmarker und ein höheres Frakturrisiko, insbesondere bei Frauen. Supplementierungen können Risiken teilweise reduzieren, jedoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen unzureichend verstanden. Zunehmende Evidenz unterstreicht die Rolle der Darm–Knochen-Achse. Darmmikrobiota und ihre Metabolite, vor allem kurzkettige Fettsäuren, beeinflussen den Knochenstoffwechsel durch Effekte auf Resorption, Immunprozesse und Osteoklastenaktivität. Fermentierte Lebensmittel können die Mikrobiota günstig modulieren und durch den Abbau von Hemmstoffen wie Phytaten die Nährstoffbioverfügbarkeit verbessern. Während fermentierte Milchprodukte positive Effekte auf Knochenmarker zeigen, fehlen entsprechende Daten zu pflanzlichen fermentierten Produkten nahezu vollständig. Bislang existieren keine RCTs zu deren Einfluss auf Mikrobiota, Knochenmarker oder Knochengesundheit. Diese Evidenzlücke macht weitere Forschung, insbesondere in veganen Populationen, dringend erforderlich.
Vorgehen
Diese Studie untersucht, wie pflanzliche fermentierte Lebensmittel die Darmmikrobiota, die Nährstoffbioverfügbarkeit und den Knochenstoffwechsel in veganen Populationen beeinflussen. Das primaere Ziel ist zu prüfen, ob eine 12-wöchige Intervention mit ausgewählten fermentierten pflanzlichen Lebensmitteln die Knochengesundheit prämenopausaler veganer Frauen verbessert. Erwartet werden eine günstige Modulation der Darmmikrobiota sowie veränderte Knochenstoffwechselmarker – reduzierte CTX- und erhöhte P1NP-Werte. Sekundäre Ziele sind die Analyse, ob eine langfristige vegane Ernährung die Knochenresorption unabhängig von der Kalziumzufuhr erhöht; die Charakterisierung der mikrobiellen Zusammensetzung und Metaboliten fermentierter pflanzlicher Lebensmittel; die Prüfung, ob Fermentation die Bioverfügbarkeit relevanter Mikronährstoffe erhöht; sowie der Vergleich mikrobieller Metabolitprofile aus fermentierten und nicht fermentierten Lebensmitteln. Das methodische Vorgehen umfasst Querschnittstudien in fünf europäischen Ländern sowie eine randomisierte kontrollierte Studie in der Schweiz und der Tschechischen Republik. Dieses multinationale Design erhöht die Übertragbarkeit der Ergebnisse, ermöglicht Vergleiche verschiedener Ernährungs- und Umweltfaktoren und stärkt durch größere Stichproben die statistische Aussagekraft.
Ausblick
In WP1 vergleichen wir Daten aus der VEGANScreener-Studie, um zu verstehen, wie sich Knochenstoffwechselmarker (CTX, P1NP) und die Knochenmineraldichte zwischen Veganerinnen und Omnivoren in fünf Ländern unterscheiden. Zudem prüfen wir, wie der Verzehr fermentierter Lebensmittel und allgemeine Ernährungsmuster mit diesen Markern zusammenhängen. In WP2 analysieren wir pflanzliche fermentierte Lebensmittel. Wir bestimmen, welche Mikroorganismen sie enthalten, welche Stoffwechselprodukte gebildet werden und wie hoch die Gehalte an relevanten Mineralstoffen und Absorptionshemmern sind. Dafür nutzen wir mikrobiologische Kulturen, DNA-Analysen sowie chemische und mineralische Messverfahren. In WP3 untersuchen wir im Labor, wie gut Mineralstoffe aus fermentierten Lebensmitteln verfügbar werden und wie sie die Mikrobiota beeinflussen. Dazu setzen wir ein in vitro-Verdauungsmodell ein, testen die Mineralaufnahme in Caco-2-Zellen und analysieren die Reaktionen veganer Mikrobiota in einem Kultursystem sowie die entstehenden Metaboliten. In WP4 führen wir eine randomisierte Crossover-Studie mit 40 prämenopausalen Veganerinnen in der Schweiz und Tschechien durch. Die Teilnehmenden konsumieren in zwei 12-wöchigen Phasen entweder fermentierte oder nicht fermentierte pflanzliche Lebensmittel. Wir erfassen unter anderem Knochenstoffwechselmarker, Mikrobiota, Entzündungsmarker und detaillierte Ernährungsdaten.
