Ascorbic acid is an essential nutrient commonly regarded as an antioxidant. In this study, we showed that ascorbate at pharmacologic concentrations was a prooxidant, generating hydrogen-peroxide-dependent cytotoxicity toward a variety of cancer cells in vitro without adversely affecting normal cells. To test this action in vivo , normal oral tight control was bypassed by parenteral ascorbate administration. Real-time microdialysis sampling in mice bearing glioblastoma xenografts showed that a single pharmacologic dose of ascorbate produced sustained ascorbate radical and hydrogen peroxide formation selectively within interstitial fluids of tumors but not in blood. Moreover, a regimen of daily pharmacologic ascorbate treatment significantly decreased growth rates of ovarian ( P < 0.005), pancreatic ( P < 0.05), and glioblastoma ( P < 0.001) tumors established in mice. Similar pharmacologic concentrations were readily achieved in humans given ascorbate intravenously. These data suggest that ascorbate as a prodrug may have benefits in cancers with poor prognosis and limited therapeutic options.

Ascorbate (ascorbic acid, vitamin C), in pharmacologic concentrations easily achieved in humans by i.v. administration, selectively kills some cancer cells but not normal cells. We proposed that pharmacologic ascorbate is a prodrug for preferential steady-state formation of ascorbate radical (Asc •− ) and H 2 O 2 in the extracellular space compared with blood. Here we test this hypothesis in vivo . Rats were administered parenteral (i.v. or i.p.) or oral ascorbate in typical human pharmacologic doses (≈0.25–0.5 mg per gram of body weight). After i.v. injection, ascorbate baseline concentrations of 50–100 μM in blood and extracellular fluid increased to peaks of >8 mM. After i.p. injection, peaks approached 3 mM in both fluids. By gavage, the same doses produced ascorbate concentrations of <150 μM in both fluids. In blood, Asc •− concentrations measured by EPR were undetectable with oral administration and always <50 nM with parenteral administration, even when corresponding ascorbate concentrations were >8 mM. After parenteral dosing, Asc •− concentrations in extracellular fluid were 4- to 12-fold higher than those in blood, were as high as 250 nM, and were a function of ascorbate concentrations. By using the synthesized probe peroxyxanthone, H 2 O 2 in extracellular fluid was detected only after parenteral administration of ascorbate and when Asc •− concentrations in extracellular fluid exceeded 100 nM. The data show that pharmacologic ascorbate is a prodrug for preferential steady-state formation of Asc •− and H 2 O 2 in the extracellular space but not blood. These data provide a foundation for pursuing pharmacologic ascorbate as a prooxidant therapeutic agent in cancer and infections.