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GDF15 – ein Biomarker für zellulären Stress und mitochondriale Dysfunktion

Was ist GDF15?

Growth Differentiation Factor 15 (GDF15) ist ein endogener Wachstumsfaktor, der vom Körper vor allem bei erhöhtem zellulären Stress, oxidativer Belastung und mitochondrialer Dysfunktion gebildet wird. Unter diesen Bedingungen steigt GDF15 im Serum an. Seine Expression erfolgt in Gewebe mit hoher Stoffwechselaktivität, wie z. B. in mitochondrienreichen Muskelzellen (Skelett- und Herzmuskel), aber auch Epithelzellen (z. B. in Lunge, Leber, Niere, Darm) sowie in aktivierten Makrophagen und Fibroblasten. GDF15 fungiert als systemischer Signalgeber, der verschiedene physiologische und pathophysiologische Prozesse moduliert, darunter Energiehomöostase, Entzündungsreaktionen und zelluläre Adaptationen an Stress.

Klinische Relevanz von GDF15

  • GDF15-Spiegel steigen signifikant bei Erkrankungen mit mitochondrialer Fehlfunktion, oxidativem Stress oder chronischer Gewebeentzündung (Xu 2025; Yatsuga 2015; Shayota 2024).
  • Bei ME/CFS (Myalgische Enzephalomyelitis / Chronisches Fatigue-Syndrom) zeigen Patienten erhöhte GDF15-Spiegel im Blut, was die Hypothese einer mitochondrialbedingten Energiestoffwechselstörung unterstützt (Melvin 2019; Bermejo-Guerrero 2023).
  • Bei Post-Covid-Syndrom mit anhaltenden Symptomen wie Fatigue, Muskelschwäche und neurokognitiven Einschränkungen wurde eine erhöhte GDF15-Expression nachgewiesen (Ono 2024, Ahmed 2022).
  • GDF15 wird im Rahmen der Longevity-Thematik als Biomarker für altersassoziierte Prozesse des zellulären Stresses diskutiert. Altersadaptiert niedrige GDF15-Spiegel im Blut stehen in Zusammenhang mit Langlebigkeit und metabolischer Gesundheit (Liu 2024; Justice 2018).

Diagnostische Bedeutung

Die Bestimmung des GDF15-Spiegels im Serum wird eingesetzt, um:

  • bei chronisch entzündlichen Erkrankungen zellulären Stress und mitochondriale Dysfunktion auf systemischer Ebene zu quantifizieren,
  • bei ME/CFS und Post-Covid-Syndrom Krankheitsaktivität und Schweregrad zu evaluieren und mögliche chronische Stressreaktionen im Kontext des Post-Vac-Syndroms zu identifizieren, vor allem dann, wenn andere typische Marker der chronischen Entzündung fehlen.
  • Therapieeffekte sichtbar zu machen: Aufgrund seiner kurzen biologischen Halbwertzeit von wenigen Tagen eignet sich GDF15 zum Monitoring pathophysiologischer Prozesse.
Abb. 2 Befund einer 43-jährigen Patienten mit ME/CFS-Symptomatik/DD: Post-Covid-Syndrom. Der Befund des GDF15 zeigt trotz relativ schwacher systemischer Entzündung eine deutlich reduzierte Mitochondrienfunktion.

Interpretation erhöhter GDF15-Blutspiegel

Ähnlich anderen Entzündungsmarkern ist erhöhtes GDF15 nicht spezifisch für eine bestimmte Erkrankung oder ein spezifisches Organ. Vielmehr stellt GDF15 auf systemischer Ebene einen vielversprechenden Biomarker für die Objektivierung und erlaufsbeobachtung von zellulärem Stress und gestörter Mitochondrienfunktion dar. Zum Nachweis einer systemischen Mitochondriopathie ergänzt GDF15 die Aussagen des intrazellulären ATP in Leukozyten, weil mit GDF15 nun auch ein Marker zur Beurteilung von Nicht-Blutzellen, also z. B. Muskel- oder Gewebezellen, zur Verfügung steht. Vor allem bei ME/CFS und dem Post-Covid/ Post-Vac-Syndrom unterstützt seine Bestimmung im Blut das Verständnis für die individuellen pathophysiologischen Mechanismen der Erkrankungen und die Planung Patienten-orientierter Therapiestrategien. Der GDF15-Messwert sollte nicht isoliert, sondern im Zusammenhang mit Parametern der chronischen Entzündung betrachtet werden (neben ATP auch TNF-α, Interleukin-6, MDA-LDL, Nitrotyrosin).

Methodik

Die GDF15-Konzentration wird mittels ELISA im Serum bestimmt. Die Referenzbereiche sind altersadaptiert.

Material

0,5 ml Serum
Der Transport ins Labor ist nicht zeitkritisch und kann per Postversand erfolgen.

Abrechnung 

Eine Abrechnung ist nur im privatärztlichen Bereich (GOÄ) gegeben. Selbstzahler entnehmen die Kosten dem PDF-Dokument.

Literatur

  • Xu J, Zhang R et al. Elevated plasma GDF15 combined with FGF21 suggests mitochondrial dysfunction in a subgroup of anorexia nervosa patients. Transl Psychiatry. 2025 25;15:215.
  • Yatsuga S et al. Growth differentiation factor 15 as a useful biomarker for mitochondrial disorders. Y.Ann Neurol. 2015;78:814-23.
  • Shayota BJ, Biomarkers of mitochondrial disorders Neurotherapeutics 2024;21:e00325.
  • Melvin A et al. Circulating levels of GDF15 in patients with myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome. J Transl Med 2019 4;17:409.
  • Bermejo-Guerrero L et al. Serum GDF-15 Levels Accurately Differentiate Patients with Primary Mitochondrial Myopathy, Manifesting with Exercise Intolerance and Fatigue, from Patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Med. 2023 Mar 22;12:2435
  • Ono R et al. Growth Differentiation Factor-15 Is Considered a Predictive Biomarker of Long COVID in Non-hospitalized Patients Cureus 2024 1;16:e59433.
  • Ahmed DS et al. Coping With Stress: The Mitokine GDF-15 as a Biomarker of COVID-19 Severity. Front Immunol. 2022 Feb 16;13:820350
  • Liu X et al. Plasma proteomic signature of human longevity. Aging Cell. 2024;23:e14136
  • Justice, J. et al. A framework for selection of blood-based biomarkers for geroscience-guided clinical trials: Report from the TAME biomarkers workgroup. 2018 Geroscience, 40, 419–436.