半數致死量

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半數致死量英语Median Lethal Dose),簡稱LD50(即Lethal Dose, 50%),在毒理學中是描述有毒物質輻射的毒性的常用指標。按照醫學主題詞表(MeSH)的定義,LD50是指“能殺死一半試驗總體之有害物質、有毒物質或游離輻射的劑量”。這測試最先由J.W. Trevan於1927年發明。[1]

應用慣例[编辑]

LD50的表達方式通常為有毒物質的質量和試驗生物體重之比,例如「毫克/千克體重」。由於不可能直接拿人體做毒性測驗,因此大多數致死量的數據來自於大鼠小鼠,另外也可能使用倉鼠豚鼠雪貂等實驗動物。雖然毒性不一定和體重成正比,但這種表達方式仍有助比較不同物質的相對毒性,以及估計同一物質在不同大小動物之間的毒性劑量。

舉例來說,已知酒精對大鼠的口服LD50是9,900 mg/kg (9.9 g/kg),假設毒性和體重成正比,且酒精對大鼠的毒性等於對人類的毒性,在不考慮年齡、性別、耐受度等體質差異的情況下,那麼對60公斤的成人來說,短時間內口服594 g (757 ml) 的酒精能造成一半的受測試者死亡。

應用半數致死這量度方法有助減少量度極端情況所帶來的問題,以及減少所需試驗次數;然而這亦代表LD50並非對所有試驗生物的致死量:有些可能死於遠低於LD50的劑量,有些卻能在遠高於LD50的劑量下生存。在特殊需要下,研究人員亦可能會量度LD1或LD99等指標(即殺死1%或99%試驗總體之劑量)[2]

物質的毒性往往受給予方式影響。一般而言,口服毒性會低於靜脈注射的毒性。故此在表達LD50時經常會附帶給予方式,例如“LD50 i.v.”代表靜脈注射下的LD50

和LD50相關的兩種指標,LD50/30和LD50/60,是分別指在沒有治療的情況下,導致受試總體在30天或60天後半數死亡的劑量。這些指標通常用於描述輻射毒性。[3]

限制與缺點[编辑]

作為一個毒性的指標,LD50在一定程度上有其缺點。測試的結果可受很多因素影響,例如實驗品的種類,測試樣品的基因特點,環境因素及注射方法等。另一大限制是,LD50只用於測試會導致短時間內死亡的急性中毒,卻沒有計算長期的影響,比如說,某些毒素會長期影響腦部,到一定程度時也可導致死亡。再者,某些毒素對實驗白鼠的影響不大,但可能對人類卻非常有害。

在測試有毒生物的毒性時,LD50的結果不一定能絕對反映該毒液對人類的全部影響。例如,某些毒蛇專門獵殺老鼠,它們的毒液裡演化出特別針對老鼠的毒素,因此它們對鼠類的毒性比較大,但對人則不一定成正比。故此,LD50可導致誤解。

其它類似指標[编辑]

另一種毒性指標,LCt50,包含了濃度(C)和暴露時間(t)的描述,通常以"毫克·分鐘/立方米"作描述,類似的ICt50則是使半數人員失能的劑量。這兩種指標通常作描述化學武器,其毒性亦受呼吸速度和衣著影響。Ct這概念最先由弗里茨·哈伯提出,假設在100 mg/m3下暴露1分鐘和10 mg/m3下暴露10分鐘是相等的。然而這定律對於一些可以被身體快速分解的物質如氰化氫便不適用;在這種情況下,需要一定的暴露時間才可確定致死量。在環境研究中,LCt亦可用於描述水中的有毒物質。 [4]

對於病原體,亦有一種類似的半數感染量(ID50)的概念,是指在某一給予途徑下足以令半數受試群體感染的病原體數量,例如口服1200個病原體/人。因為病原體數量難以量度,感染量亦會以對不同動物的LD50表達。對於生物武器的感染量,亦可以ICt50表達。

數據[编辑]

  • 乙醇對年輕和年老大鼠的口服LD50分別為10.6 g/kg和7.06 g/kg。[5]
  • 菸鹼(尼古丁)對大鼠的口服LD50為50 mg/kg。[6]
物質 動物, 途徑 半數致死量(LD50 參考文獻
大鼠, 口服 >90,000 mg/kg [7]
蔗糖 (Sucrose) 大鼠, 口服 29,700 mg/kg [8]
L-麩酸鈉/味精 (Monosodium Glutamate) 大鼠, 口服 16,600 mg/kg [9]
維他命C (Vitamin C) 大鼠, 口服 11,900 mg/kg [10]
乙醇/酒精 (Ethyl Alcohol) 大鼠, 口服 9,900 mg/kg [11]
碳酸鈣 (Calcium Carbonate) 大鼠, 口服 6,450 mg/kg [12]
次氯酸鈉 (Sodium Hypochlorite) 小鼠, 口服 5,800 mg/kg [13]
甲醇 (Methyl Alcohol) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
大鼠, 靜脈注射
5,628 mg/kg
7,529 mg/kg
2,131 mg/kg
[14]
碳酸氫鈉/小蘇打 (Sodium Bicarbonate) 大鼠, 口服 4,220 mg/kg [15]
乙酸/醋酸 (Acetic Acid) 大鼠, 口服 3,530 mg/kg [16]
薄荷醇 (Menthol) 大鼠, 口服 3,180 mg/kg [17]
氯化鈉/鹽 (Sodium Chloride) 大鼠, 口服 3,000 mg/kg [18]
硼酸 (Boric Acid) 大鼠, 口服
大鼠, 皮下注射
大鼠, 靜脈注射
2,660 mg/kg
1,400 mg/kg
1,330 mg/kg
[19]
乙醯氨酚 (Acetaminophen) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
2,400 mg/kg
1,205 mg/kg
[20]
維他命A (Vitamin A) 大鼠, 口服 2,000 mg/kg [21]
香草醛 (Vanillin) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
大鼠, 皮下注射
1,580 mg/kg
1,160 mg/kg
1,500 mg/kg
[22]
樟腦 (Camphor) 小鼠, 口服 1,310 mg/kg [23]
嗎啡 (Morphine) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
大鼠, 皮下注射
大鼠, 靜脈注射
335 mg/kg
160 mg/kg
109 mg/kg
140 mg/kg
[24]
薑辣素 (Gingerol) 小鼠, 口服 250 mg/kg [25]
乙醯水楊酸/阿斯匹靈 (Acetylsalicylic Acid) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
200 mg/kg
340 mg/kg
[26]
咖啡鹼 (Caffeine) 大鼠, 口服
大鼠, 靜脈注射
大鼠, 皮下注射
192 mg/kg
105 mg/kg
170 mg/kg
[27]
苯巴比妥 (Phenobarbital) 大鼠, 口服 162 mg/kg [28]
辣椒鹼 (Capsaicin) 大鼠♂, 口服
大鼠♀, 口服
161 mg/kg
148 mg/kg
[29]
巴拉刈/百草枯 (Paraquat) 小鼠, 口服 120 mg/kg [30]
DDT 大鼠, 口服 100 mg/kg [31]
亞硝酸鈉 (Sodium Nitrite) 大鼠, 口服
大鼠, 靜脈注射
85 mg/kg
65 mg/kg
[32]
三氧化二砷/砒霜 (Arsenic Trioxide) 小鼠, 口服
小鼠, 皮下注射
小鼠, 靜脈注射
31.5 mg/kg
9.8 mg/kg
10.7 mg/kg
[33]
菸鹼 (Nicotine) 小鼠, 口服
小鼠, 皮下注射
小鼠, 靜脈注射
24 mg/kg
16 mg/kg
7.1 mg/kg
[34][35]
氰化鉀 (Potassium Cyanide) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
大鼠, 皮下注射
5 mg/kg
4 mg/kg
9 mg/kg
[36]
秋水仙鹼 (Colchicine) 大鼠, 腹腔注射
大鼠, 靜脈注射
6.1 mg/kg
1.6 mg/kg
[37]
黃麴毒素 (Aflatoxin B1) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
4.8 mg/kg
6 mg/kg
[38]
番木虌鹼 (Strychnine) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射
大鼠, 皮下注射
大鼠, 靜脈注射
2.35 mg/kg
1.10 mg/kg
1.20 mg/kg
0.582 mg/kg
[39]
白喉毒素 (Diphtheria Toxin) 小鼠, 皮下注射 1.6 mg/kg [40]
河豚毒素 (Tetrodotoxin) 小鼠, 口服
小鼠, 腹腔注射
小鼠, 皮下注射
小鼠, 靜脈注射
0.435 mg/kg
0.008 mg/kg
0.008 mg/kg
0.009 mg/kg
[41]
戴奧辛2,3,7,8-四氯二苯并二恶英 (2,3,7,8-TCDD) 大鼠, 口服 0.043 mg/kg [42]
百日咳毒素 (Pertussis Toxin) 小鼠, 腹腔注射 0.015 mg/kg [40]
蓖麻毒素 (Ricin) 小鼠, 靜脈注射 0.002 7 mg/kg [40]
太攀蛇毒素 (Taipoxin) 小鼠, 靜脈注射 0.002 mg/kg [40]
刺尾魚毒素 (Maitotoxin) 小鼠, 腹腔注射 0.000 13 mg/kg [43]
肉毒杆菌毒素 (Botulinum Toxin A) 小鼠, 腹腔注射 0.000 001 2 mg/kg [40]
物質 動物, 途徑 半數致死濃度 (LC50) 立即威脅生命健康濃度 (IDLH)[44][45] 參考文獻
二氟二氯甲烷 (Dichlorodifluoromethane) 小鼠, 吸入 760,000 ppm (3,758,348 mg/m³)/ 30分 15,000 ppm (74,178 mg/m³) [46]
一氧化碳 (Carbon Monoxide) 大鼠, 吸入 5,207 ppm (5,965 mg/m³)/ 30分 1,200 ppm (1,375 mg/m³) [47]
三氟化氮 (Nitrogen Trifluoride) 大鼠, 吸入 6,700 ppm (19,456 mg/m³)/ 1時 1,000 ppm (2,904 mg/m³) [48]
1,1,1-三氯乙烷 (Methyl Chloroform) 小鼠, 吸入 3,911 ppm (21,340 mg/m³)/ 2時 700 ppm (3,820 mg/m³) [49]
三氯甲烷/氯仿/哥羅芳 (Chloroform) 大鼠, 吸入 9,617 ppm (46,960 mg/m³)/ 4時 500 ppm (2,441 mg/m³) [50]
四氯化碳 (Carbon Tetrachloride) 大鼠, 吸入 8,000 ppm (50,330 mg/m³)/ 4時 200 ppm (1,258 mg/m³) [51]
二氧化硫 (Sulfur Dioxide) 大鼠, 吸入 2,520 ppm (6,603 mg/m³)/ 1時 100 ppm (262 mg/m³) [52]
氟化氫 (Hydrogen Fluoride) 大鼠, 吸入 1,276 ppm (1,044 mg/m³)/ 1時 30 ppm (24.5 mg/m³) [53]
甲醛 (Formaldehyde) 大鼠, 吸入 815 ppm (1,000 mg/m³)/ 30分 20 ppm (24.5 mg/m³) [54]
二氧化氮 (Nitrogen Dioxide) 大鼠, 吸入 138 ppm (260 mg/m³)/ 30分 20 ppm (37.6 mg/m³) [55]
氯氣 (Chlorine) 大鼠, 吸入 293 ppm (850 mg/m³)/ 1時 10 ppm (29.0 mg/m³) [56]
光氣 (Phosgene) 大鼠, 吸入 340 ppm (1,375 mg/m³)/ 30分 2 ppm (8.09 mg/m³) [57]
芥子氣 (Sulfur Mustard) 大鼠, 吸入 15.4 ppm (100 mg/m³)/ 10分 0.108 ppm (0.7 mg/m³) [58]
沙林 (Sarin) 大鼠, 吸入 26.2 ppm (150 mg/m³)/ 10分 0.017 5 ppm (0.1 mg/m³) [59]
塔崩 (Tabun) 大鼠, 吸入 45.9 ppm (304 mg/m³)/ 10分 0.015 1 ppm (0.1 mg/m³) [60]
環沙林 (Cyclosarin) 大鼠♂, 吸入
大鼠♀, 吸入
50.3 ppm (371 mg/m³)/ 10分
34.3 ppm (253 mg/m³)/ 10分
0.006 79 ppm (0.05 mg/m³) [61]
VX 小鼠, 吸入 0.366-1.19 ppm (4-13 mg/m³)/ 10分 0.000 27 ppm (0.003 mg/m³) [62][63]

爭議[编辑]

動物權利組織一直批評以動物進行LD50測試,特別是一些物質可能令動物在長時間痛苦下死去。一些國家如英國已開始禁止口服LD50測試,而經濟合作與發展組織(OECD)亦在2001年廢除對口服毒性測試的要求。[64][65]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

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外部鏈接[编辑]