High-Dose Intravenous Ascorbic Acid: Ready for Prime Time in Traumatic Brain Injury?

Abstract

Traumatic brain injury (TBI) is one of the leading public health problems in the USA and worldwide. It is the number one cause of death and disability in children and adults between ages 1-44. Despite efforts to prevent TBIs, the incidence continues to rise. Secondary brain injury occurs in the first hours and days after the initial impact and is the most effective target for intervention. Inflammatory processes and oxidative stress play an important role in the pathomechanism of TBI and are exacerbated by impaired endogenous defense mechanisms, including depletion of antioxidants. As a reducing agent, free radical scavenger, and co-factor in numerous biosynthetic reactions, ascorbic acid (AA, vitamin C) is an essential nutrient that rapidly becomes depleted in states of critical illness. The administration of high-dose intravenous (IV) AA has demonstrated benefits in numerous preclinical models in the areas of trauma, critical care, wound healing, and hematology. A safe and inexpensive treatment, high-dose IV AA administration gained recent attention in studies demonstrating an associated mortality reduction in septic shock patients. High-quality data on the effects of high-dose IV AA on TBI are lacking. Historic data in a small number of patients demonstrate acute and profound AA deficiency in patients with central nervous system pathology, particularly TBI, and a strong correlation between low AA concentrations and poor outcomes. While replenishing deficient AA stores in TBI patients should improve the brain's ability to tolerate oxidative stress, high-dose IV AA may prove an effective strategy to prevent or mitigate secondary brain injury due to its ability to impede lipid peroxidation, scavenge reactive oxygen species, suppress inflammatory mediators, stabilize the endothelium, and reduce brain edema. The existing preclinical data and limited clinical data suggest that high-dose IV AA may be effective in lowering oxidative stress and decreasing cerebral edema. Whether this translates into improved clinical outcomes will depend on identifying the ideal target patient population and possible treatment combinations, factors that need to be evaluated in future clinical studies. With its excellent safety profile and low cost, high-dose IV AA is ready to be evaluated in the early treatment of TBI patients to mitigate secondary brain injury and improve outcomes.

Uso de ácido ascórbico en pacientes con traumatismo craneoencefálico severo y su impacto en el tiempo de estancia en la Unidad de Cuidados Intensivos adultos

“…No se ha demostrado un tratamiento efectivo para permitir la neuroprotección en la fase aguda o para promover la neurorregeneración en la ventana terapéutica retardada posterior al TCE. 6,20 El término neuroprotección se define como la estrategia que se ocupa de la prevención de la muerte neuronal, al inhibir uno o más de los pasos fisiopatológicos en los procesos que siguen a lesión del sistema nervioso o isquemia debido a oclusión de alguna arteria, o a hipoxia debido a cualquier causa; incluye intervenciones que enlentecen o frenan la degeneración neuronal.…”

“…Se ha descrito que la ingesta de dosis mayores es requerida para alcanzar mayores niveles de reducción de radicales libres, principalmente en estados de lesión aguda o enfermedad crítica. 6 Las concentraciones normales en personas sanas de ácido ascórbico varían entre 21 μmol/L (0.37 mg/dL) a 100 μmol/L (1.76 mg/dL), la administración de ácido ascórbico de manera intravenosa resultó en elevaciones plasmáticas de 885 ± 201.2 μmol/L. En pacientes críticamente enfermos la administración de 2,000 mg de ácido ascórbico por día IV restauró los niveles plasmáticos, pero sólo una dosis de 10,000 mg elevó las concentraciones por encima de 1,000 μmol/L, que es la concentración óptima para los efectos de reducción de radicales libres.…”

“…26 Los pacientes críticamente enfermos toleraron la administración de 4,500 mg IV durante 28 días, e incluso dosis mayores se han encontrado en ensayos de sepsis y cáncer de fase 1, lo que demuestra que dosis elevadas son seguras y con bajo riesgo de toxicidad. 6,27 Las dosis que se han evaluado varían desde 15 mg/ kg/h en estudios de animales y hasta 66 mg/kg/h en ensayos clínicos. 6,16,28 Los mecanismos de defensa contra el daño celular secundario a estrés oxidativo se encuentran dañados en enfermedad aguda, debido a la depleción de los reductores de radicales libres como lo es el ácido ascórbico.…”

“…Por lo que representa la principal causa de discapacidad en niños y adultos entre uno y 44 años. 5,6 En nuestro país, según el SINAVE (Sistema Nacional de Vigilancia Epidemiológica), el TCE ocupa la tercera causa de muerte, precedido por causas cardiovasculares y cáncer. Fue la causa de 35,567 defunciones en el año 2008, lo que conlleva a una mortalidad de 38.8% por cada 100,000 habitantes.…”

“…12,15 Los radicales libres de oxígeno causan daño a través de la peroxidación lipídica de los ácidos grasos en las células y en las membranas mitocondriales, con sus propiedades antioxidantes potentes, altas dosis de ácido ascórbico podrían mitigar esta cascada. 6,16 Los enfermos críticos se caracterizan por una depleción de las reservas de vitamina C, por lo que la administración de antioxidantes, incluyendo ácido ascórbico, que en estados de enfermedad crítica han reemergido como un área prometedora de estudio debido a su efectividad significativa en cohortes pequeñas en pacientes con choque séptico, y apoyado en la investigación en trauma, www.medigraphic.org.mx alivio de heridas, hematología; estas lesiones resultan en una desregulación del sistema inmune, altos niveles de radicales libres de oxígeno y fuga capilar debido a daño endotelial e incremento en la permeabilidad. 6,17,18…”