The effect of oral trehalose on inflammatory factors, oxidative stress, nutritional and clinical status in patients with head trauma at intensive care unit: A pilot, double-blind, controlled, randomized clinical trial

Abstract

Background

Traumatic brain injury (TBI) is the most common cause of cognitive and behavioral deficits, disability, and mortality worldwide. Trehalose is a natural non-reducing disaccharide of glucose which its anti-inflammatory and anti-oxidative stress effects have been proven in past in vivo and in vitro studies. This study aims to evaluate the effect of oral trehalose on inflammatory biomarkers, oxidative stress indices and clinical outcomes in hospitalized traumatic brain injury patients.

Methods

Twenty participants with traumatic brain injury were randomly assigned to the intervention or control group in order to evaluate the effect of oral trehalose (30 g instead as a part of the daily carbohydrate of enteral feeding) or placebo groups (standard isocaloric hospital enteral feeding) using 12-day parallel study. Inflammatory and oxidative stress biomarkers such as interleukin-6 (IL-6), C-reactive protein (CRP), pro-oxidant-antioxidant balance (PAB), superoxide dismutase (SOD), glutathione (GSH), and malondialdehyde (MDA), clinical outcomes, including APACHE II, SOFA scores, NUTRIC score, GCS, ICU discharge time, mechanical ventilator duration, 28-day and 60-day mortality rate were measured at the beginning and end of the study.

Results

The trehalose intake could significantly improve CRP (mean change: −30 ± 25 mg/l, P ˂ 0.001) and NUTRIC score (mean change: 0(−2,0), P = 0.04). In addition, a marginally significant decrease in APACHE II score (mean change: −3 ± 5, P = 0.07) and 28-day mortality (0 vs. 30%; P = 0.06, {NNT} = 3) was observed. Moreover, among anthropometric indicators, only a marginally decrease in MAC (mean change: −0.5(−1,0) was shown. No considerable effect was observed on other biomarkers, anthropometric indices and clinical outcomes in the intervention group as well as the control group.

Conclusion

This trial provided some evidences that trehalose administration improved CRP and marginally improved some clinical outcomes, such as NUTRIC score and 28-day mortality in TBI patients in ICU.

Resumen

Antecedentes

La lesión cerebral traumática (LCT) es la causa más común de déficits cognitivos y conductuales, discapacidad y mortalidad en todo el mundo. La trehalosa es un disacárido natural no reductor de glucosa cuyos efectos antiinflamatorios y antiestrés oxidativo han sido comprobados en estudios in vivo e in vitro previos. Este estudio tiene como objetivo evaluar el efecto de la trehalosa oral en biomarcadores inflamatorios, índices de estrés oxidativo y resultados clínicos en pacientes hospitalizados con LCT.

Métodos

Fueron asignados al azar 20 participantes con LCT al grupo de intervención o al grupo de control para evaluar el efecto de la trehalosa oral (30 g en lugar de una parte de los carbohidratos diarios de la alimentación enteral) o grupos de placebo (alimentación enteral isocalórica estándar del hospital) mediante un estudio paralelo de 12 días. Los biomarcadores de inflamación y estrés oxidativo, como la interleucina-6 (IL-6), la proteína C reactiva (PCR), el equilibrio prooxidante-antioxidante (PAB), la superóxido dismutasa (SOD), el glutatión (GSH) y el malondialdehído (MDA), los resultados clínicos, incluyendo los puntajes APACHE II, SOFA, el puntaje NUTRIC, la escala de coma de Glasgow (GCS), el tiempo de alta de la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), la duración de la ventilación mecánica y las tasas de mortalidad a los 28 y 60 días, se midieron al inicio y al final del estudio.

Resultados

La ingesta de trehalosa pudo mejorar significativamente la PCR (cambio medio: −30 ± 25 mg/l, p ˂ 0,001) y el puntaje NUTRIC (cambio medio: 0(−2,0), p = 0,04). Además, se observó una disminución marginalmente significativa en el puntaje APACHE II (cambio medio: −3 ± 5, p = 0,07) y la mortalidad a los 28 días (0 vs. 30%; p = 0,06, [NNT] = 3). Además, entre los indicadores antropométricos, solo se mostró una disminución marginal en la circunferencia de la mitad del brazo (MAC) (cambio medio: −0,5 [−1,0]). No se observó un efecto considerable en otros biomarcadores, índices antropométricos y resultados clínicos en el grupo de intervención ni en el grupo de control.

Conclusión

Este ensayo proporcionó algunas pruebas de que la administración de trehalosa mejoró la PCR y mejoró marginalmente algunos resultados clínicos, como el puntaje NUTRIC y la mortalidad a los 28 días en pacientes con LCT en la UCI.