半數致死量

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半數致死量(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」。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。

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 >90,000mg/kg [7]
蔗糖 大鼠, 口服 29,700 mg/kg [8]
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 7,060 mg/kg [11]
丙酮 (Acetone) 大鼠, 口服 5,800 mg/kg [12]
甲醇 (Methyl Alcohol) 大鼠, 口服 5,628 mg/kg [13]
碳酸氫鈉/小蘇打 (Sodium Bicarbonate) 大鼠, 口服 4,220 mg/kg [14]
乙酸/醋酸 (Acetic Acid) 大鼠, 口服 3,310 mg/kg [15]
氯化鈉/鹽 (Sodium Chloride) 大鼠, 口服 3,000 mg/kg [16]
硼酸 (Boric Acid) 大鼠, 口服 2,660 mg/kg [17]
維他命A (Vitamin A) 大鼠, 口服 2,000 mg/kg [18]
乙醯氨酚 (Acetaminophen) 大鼠, 口服 1,944 mg/kg [19]
香草醛 (Vanillin) 大鼠, 口服 1,580 mg/kg [20]
樟腦 (Camphor) 小鼠, 口服 1,310 mg/kg [21]
嗎啡硫酸鹽 (Morphine Sulfate) 大鼠, 口服 973 mg/kg [22]
三氯甲烷/氯仿/哥羅芳 (Chloroform) 大鼠, 口服 695 mg/kg [23]
(Naphthalene) 大鼠, 口服 490 mg/kg [24]
2,4-D 大鼠, 口服 370 mg/kg [25]
茶鹼 (Theophylline) 大鼠, 口服 244 mg/kg [26]
乙醯水楊酸/阿斯匹靈 (Acetylsalicylic Acid) 大鼠, 口服 200 mg/kg [27]
咖啡鹼 (Caffeine) 大鼠, 口服 192 mg/kg [28]
亞硝酸鈉 (Sodium Nitrite) 大鼠, 口服 180 mg/kg [29]
苯巴比妥 (Phenobarbital) 大鼠, 口服 162 mg/kg [30]
DDT 大鼠, 口服 87 mg/kg [31]
巴拉刈/百草枯 (Paraquat) 大鼠, 口服 57 mg/kg [32]
菸鹼 (Nicotine) 大鼠, 口服 50 mg/kg [33]
番木虌鹼 (Strychnine) 大鼠, 口服 16 mg/kg [34]
三氧化二砷/砒霜 (Arsenic Trioxide) 大鼠, 口服 14 mg/kg [35]
氰化鉀 (Potassium Cyanide) 大鼠, 口服 10 mg/kg [36]
秋水仙鹼 (Colchicine) 大鼠, 腹腔注射 6.1 mg/kg [37]
白喉毒素 (Diphtheria Toxin) 小鼠, 皮下注射 1.6 mg/kg [38]
黃麴毒素B1 (Aflatoxin B1) 大鼠, 口服 0.48 mg/kg [39]
河豚毒素 (Tetrodotoxin) 小鼠, 口服 0.334 mg/kg [40]
戴奧辛2,3,7,8-四氯二苯并二恶英 (2,3,7,8-TCDD) 大鼠, 口服 0.020 mg/kg [41]
百日咳毒素 (Pertussis Toxin) 小鼠, 腹腔注射 0.015 mg/kg [38]
蓖麻毒素 (Ricin) 小鼠, 靜脈注射 0.002 7 mg/kg [38]
太攀蛇毒素 (Taipoxin) 小鼠, 靜脈注射 0.002 mg/kg [38]
刺尾魚毒素 (Maitotoxin) 小鼠, 腹腔注射 0.000 13 mg/kg [42]
肉毒杆菌毒素 (Botulinum Toxin A) 小鼠, 腹腔注射 0.000 001 2 mg/kg [38]

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。[43][44]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ LD50答問
  2. ^ http://www.cdc.gov/niosh/pdfs/97-119-a.pdf
  3. ^ 核武器輻射的效應
  4. ^ 化學武器種類
  5. ^ 酒精化學性質
  6. ^ MSDS-菸鹼
  7. ^ http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927321
  8. ^ Safety (MSDS) data for sucrose[失效連結]
  9. ^ Lewis, R.J. Sr. Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials. 11th. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. 2004. 2573. 
  10. ^ Safety (MSDS) data for ascorbic acid[失效連結]
  11. ^ Safety (MSDS) data for ethyl alcohol[失效連結]
  12. ^ Freeman, JJ; Hayes, EP. Acetone potentiation of acute acetonitrile toxicity in rats. Journal of Toxicology and Environmental Health. 1985, 15 (5): 609–21. 
  13. ^ Safety (MSDS) data for methyl alcohol[失效連結]
  14. ^ Sax, N.I. Dangerous Properties of Industrial Materials. 6th. New York, NY: Van Nostrand Reinhold. 1984. 2413. 
  15. ^ Safety (MSDS) data for acetic acid[失效連結]
  16. ^ Safety (MSDS) data for Sodium Chloride[失效連結]
  17. ^ Safety (MSDS) data for boric acid[失效連結]
  18. ^ Safety (MSDS) data for Vitamin A[失效連結]
  19. ^ Safety (MSDS) data for 4-acetamidophenol[失效連結]
  20. ^ Safety (MSDS) data for Vanillin[失效連結]
  21. ^ Safety (MSDS) data for camphor[失效連結]
  22. ^ Safety (MSDS) data for Morphine sulfate[失效連結]
  23. ^ Safety (MSDS) data for Chloroform[失效連結]
  24. ^ Bingham, E.; Cohrssen, B.; Powell, C.H. Patty's Toxicology. 4 5th. New York, N.Y.: John Wiley & Sons. 2001. 336. 
  25. ^ Safety (MSDS) data for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid[失效連結]
  26. ^ Safety (MSDS) data for theophylline[失效連結]
  27. ^ Safety (MSDS) data for acetylsalicylic acid[失效連結]
  28. ^ Safety (MSDS) data for caffeine[失效連結]
  29. ^ Safety (MSDS) data for sodium nitrite[失效連結]
  30. ^ Safety (MSDS) data for phenobarbital (C-IV)[失效連結]
  31. ^ Safety (MSDS) data for DDT[失效連結]
  32. ^ Safety (MSDS) data for paraquat[失效連結]
  33. ^ Safety (MSDS) data for nicotine[失效連結]
  34. ^ Safety (MSDS) data for strychnine[失效連結]
  35. ^ Safety (MSDS) data for arsenic (III) oxide[失效連結]
  36. ^ Safety (MSDS) data for potassium cyanide[失效連結]
  37. ^ Safety (MSDS) data for colchicine[失效連結]
  38. ^ 38.0 38.1 38.2 38.3 38.4 Gill, D. Michael. Bacterial toxins: a table of lethal amounts. Microbiological Reviews. 1982, 46: 86–94. 
  39. ^ Safety (MSDS) data for aflatoxin B1[失效連結]
  40. ^ Safety (MSDS) data for Tetrodotoxin
  41. ^ U.S. National Toxicology Program acute toxicity studies for Dioxin (2,3,7,8-TCDD)[失效連結]
  42. ^ Yokoyama, Akihiro; Murata, Michio; Oshima, Yasukatsu; Iwashita, Takashi; Yasumoto, Takeshi. Some Chemical Properties of Maitotoxin, a Putative Calcium Channel Agonist Isolated from a MarineDinoflagellate. J. Biochem. 1988, 104 (2): 184–187. 
  43. ^ 動物權利國際組織
  44. ^ Test Guideline 401, Trends in Pharmacological Sciences, vol 22, February 22, 2001

外部鏈接[编辑]