半数致死量
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在毒理学中，半数致死量（英语：Median lethal dose）简称LD50（即致死剂量，lethal dose，50%的缩写）、LC50（致死浓度，lethal concentration，50%）或LCt50（致死浓度毒性，lethal concentration toxic，50%），是衡量有毒物质或辐射等特定物质致死剂量的毒性单位与指标。按照医学主题词表（MeSH）的定义，LD50是指“能杀死一半试验总体之有害物质、有毒物质或游离辐射的剂量”。这测试最先由J.W. Trevan于1927年提出。[1]
应用惯例[编辑]
LD50的表达方式通常为有毒物质的质量和试验生物体重之比，例如“毫克／千克体重”。由于不可能直接拿人体做毒性测验，因此大多数致死量的数据来自于大鼠和小鼠，另外也可能使用仓鼠、豚鼠、兔、雪貂、猫、犬、猴、猪、马、蛙、鱼、鸟等实验动物。虽然毒性不一定和体重成正比，但这种表达方式仍有助比较不同物质的相对毒性，以及估计同一物质在不同大小动物之间的毒性剂量。
举例来说，已知酒精对大鼠的口服LD50是9,900 mg/kg (9.9 g/kg)，假设毒性和体重成正比，且酒精对大鼠的毒性等同于对人类的毒性，在不考虑年龄、性别、耐受度等个别体质差异的情况下，那么对60公斤的成人来说，短时间内口服594 g (757 ml) 的酒精能造成一半的受测试者死亡。
应用半数致死这量度方法有助减少量度极端情况所带来的问题，以及减少所需试验次数；然而这亦代表LD50并非对所有试验生物的致死量：有些可能死于远低于LD50的剂量，有些却能在远高于LD50的剂量下生存。在特殊需要下，研究人员亦可能会量度LD1或LD99等指标（即杀死1%或99%试验总体之剂量）[2]。
物质的毒性往往受给予方式影响。一般而言，口服毒性会低于静脉注射的毒性。故此在表达LD50时经常会附带给予方式，例如“LD50 i.v.”代表静脉注射下的LD50。
和LD50相关的两种指标，LD50/30和LD50/60，是分别指在没有治疗的情况下，导致受试总体在30天或60天后半数死亡的剂量。这些指标通常用于描述辐射毒性。[3]
限制与缺点[编辑]
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作为一个毒性的指标，LD50在一定程度上有其缺点。测试的结果可受很多因素影响，例如实验品的种类，测试样品的基因特点，环境因素及注射方法等。另一大限制是，LD50只用于测试会导致短时间内死亡的急性中毒，却没有计算长期的影响，比如说，某些毒素会长期影响脑部，到一定程度时也可导致死亡。再者，某些毒素对实验白鼠的影响不大，但可能对人类却非常有害。
在测试有毒生物的毒性时，LD50的结果不一定能绝对反映该毒液对人类的全部影响。例如，某些毒蛇专门猎杀老鼠，它们的毒液里演化出特别针对老鼠的毒素，因此它们对鼠类的毒性比较大，但对人则不一定成正比。故此，LD50可导致误解。
其它类似指标[编辑]
另一种毒性指标，LCt50，包含了浓度(C)和暴露时间(t)的描述，通常以＂毫克·分钟／立方米＂作描述，类似的ICt50则是使半数人员失能的剂量。这两种指标通常作描述化学武器，其毒性亦受呼吸速度和衣著影响。Ct这概念最先由弗里茨·哈伯提出，假设在100 mg/m3下暴露1分钟和10 mg/m3下暴露10分钟是相等的。然而这定律对于一些可以被身体快速分解的物质如氰化氢便不适用；在这种情况下，需要一定的暴露时间才可确定致死量。在环境研究中，LCt亦可用于描述水中的有毒物质。 [4]
对于病原体，亦有一种类似的半数感染量（ID50）的概念，是指在某一给予途径下足以令半数受试群体感染的病原体数量，例如口服1200个病原体／人。因为病原体数量难以量度，感染量亦会以对不同动物的LD50表达。对于生物武器的感染量，亦可以ICt50表达。
对于化疗药物，化疗指数（CI）是评价化疗药物安全性的指标。一般以动物半数致死量（LD50）和治疗感染动物的半数有效量（ED50）的比值表示，即CI＝LD50/ED50；化疗指数愈大，表明药物毒性愈小，相对较安全，但并非绝对安全，如化疗指数高的青霉素可致过敏性休克。
数据[编辑]
| 物质 | 动物, 途径 | 半数致死量（LD50） | 参考文献 |
|---|---|---|---|
| 水 | 大鼠, 口服 | >90,000 mg/kg | [7] |
| 蔗糖 (Sucrose) | 大鼠, 口服 | 29,700 mg/kg | [8]p.2478 |
| L-麸酸钠／味精 (Monosodium Glutamate) | 大鼠, 口服 | 16,600 mg/kg | [9]p.2573 |
| 维他命C (Vitamin C) | 大鼠, 口服 | 11,900 mg/kg | [9]p.310 |
| 乙醇／酒精 (Ethyl Alcohol) | 大鼠, 口服 | 9,900 mg/kg | [10]p.385 |
| 碳酸钙 (Calcium Carbonate) | 大鼠, 口服 | 6,450 mg/kg | [11]p.635 |
| 次氯酸钠 (Sodium Hypochlorite) | 小鼠, 口服 | 5,800 mg/kg | [11]p.2971 |
| 碳酸氢钠／小苏打 (Sodium Bicarbonate) | 大鼠, 口服 | 4,220 mg/kg | [8]p.2413 |
| 乙酸／醋酸 (Acetic Acid) | 大鼠, 口服 | 3,530 mg/kg | [12] |
| 薄荷醇 (Menthol) | 大鼠, 口服 | 3,180 mg/kg | [11]p.2108 |
| 氯化钠／盐 (Sodium Chloride) | 大鼠, 口服 | 3,000 mg/kg | [9]p.3238 |
| 硼酸 (Boric Acid) | 大鼠, 口服 大鼠, 皮下注射 大鼠, 静脉注射 |
2,660 mg/kg 1,400 mg/kg 1,330 mg/kg |
[9]p.536 |
| 乙酰氨酚 (Acetaminophen) | 大鼠, 口服 大鼠, 腹腔注射 |
2,400 mg/kg 1,205 mg/kg |
[9]p.1994 |
| 维他命A (Vitamin A) | 大鼠, 口服 | 2,000 mg/kg | [13] |
| 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 |
[11]p.3364 |
| 樟脑 (Camphor) | 小鼠, 口服 | 1,310 mg/kg | [11]p.641 |
| 可可碱 (Theobromine) | 大鼠, 口服 狗, 口服 |
950 mg/kg 300 mg/kg |
[14] |
| 吗啡 (Morphine) | 大鼠, 口服 大鼠, 腹腔注射 大鼠, 皮下注射 大鼠, 静脉注射 |
335 mg/kg 160 mg/kg 109 mg/kg 140 mg/kg |
[9]p.2576 |
| 乙酰水杨酸／阿斯匹灵 (Acetylsalicylic Acid) | 大鼠, 口服 大鼠, 腹腔注射 |
200 mg/kg 340 mg/kg |
[9]p.57 |
| 咖啡碱 (Caffeine) | 大鼠, 口服 大鼠, 静脉注射 大鼠, 皮下注射 |
192 mg/kg 105 mg/kg 170 mg/kg |
[9]p.666 |
| 苯巴比妥 (Phenobarbital) | 大鼠, 口服 | 162 mg/kg | [15] |
| 辣椒碱 (Capsaicin) | 大鼠♂, 口服 大鼠♀, 口服 |
161 mg/kg 148 mg/kg |
[16] |
| 巴拉刈／百草枯 (Paraquat) | 小鼠, 口服 | 120 mg/kg | [9]p.2819 |
| DDT | 大鼠, 口服 | 100 mg/kg | [17] |
| 亚硝酸钠 (Sodium Nitrite) | 大鼠, 口服 大鼠, 静脉注射 |
85 mg/kg 65 mg/kg |
[9]p.3266 |
| 三氧化二砷／砒霜 (Arsenic Trioxide) | 小鼠, 口服 小鼠, 皮下注射 小鼠, 静脉注射 |
31.5 mg/kg 9.8 mg/kg 10.7 mg/kg |
[11]p.278 |
| 烟碱 (Nicotine) | 小鼠, 口服 小鼠, 皮下注射 小鼠, 静脉注射 |
24 mg/kg 16 mg/kg 7.1 mg/kg |
[18][19] |
| 氰化钾 (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 |
[11]p.2758 |
| 秋水仙碱 (Colchicine) | 大鼠, 腹腔注射 大鼠, 静脉注射 |
6.1 mg/kg 1.6 mg/kg |
[20] |
| 黄曲毒素 (Aflatoxin B1) | 大鼠, 口服 大鼠, 腹腔注射 |
4.8 mg/kg 6 mg/kg |
[9]p.89 |
| 番木虌碱 (Strychnine) | 大鼠, 口服 大鼠, 腹腔注射 大鼠, 皮下注射 大鼠, 静脉注射 |
2.35 mg/kg 1.10 mg/kg 1.20 mg/kg 0.582 mg/kg |
[11]p.3025 |
| 白喉毒素 (Diphtheria Toxin) | 小鼠, 皮下注射 | 1.6 mg/kg | [21][22] |
| 河豚毒素 (Tetrodotoxin) | 小鼠, 口服 小鼠, 腹腔注射 小鼠, 皮下注射 小鼠, 静脉注射 |
0.435 mg/kg 0.008 mg/kg 0.008 mg/kg 0.009 mg/kg |
[9]p.1827 |
| 2,3,7,8-四氯二苯并二恶英／戴奥辛 (2,3,7,8-TCDD) | 大鼠, 口服 | 0.043 mg/kg | [10]p.305 |
| 百日咳毒素 (Pertussis Toxin) | 小鼠, 腹腔注射 | 0.015 mg/kg | [21][23] |
| VX | 大鼠, 口服 小鼠, 皮下注射 |
0.012 mg/kg 0.022 mg/kg |
[24] |
| 蓖麻毒素 (Ricin) | 小鼠, 静脉注射 | 0.002 7 mg/kg | [21][25] |
| 太攀蛇毒素 (Taipoxin) | 小鼠, 静脉注射 | 0.002 mg/kg | [21][26] |
| 箭毒蛙毒素 (Batrachotoxin) | 小鼠, 腹腔注射 小鼠, 皮下注射 |
0.002 mg/kg 0.002 mg/kg |
[27][28] |
| 刺尾鱼毒素 (Maitotoxin) | 小鼠, 腹腔注射 | 0.000 13 mg/kg | [29] |
| 破伤风梭菌毒素 (Tetanospasmin) | 小鼠, 腹腔注射 | 0.000 001 mg/kg | [21][30] |
| 肉毒杆菌毒素 (Botulinum Toxin A) | 小鼠, 腹腔注射 | 0.000 001 2 mg/kg | [21][31] |
| 物质 | 动物, 途径 | 半数致死浓度 (LC50) | 参考文献 | 立即威胁生命健康浓度 (IDLH)[32][33] |
|---|---|---|---|---|
| 二氟二氯甲烷 (Dichlorodifluoromethane) | 小鼠, 吸入 | 760,000 ppm (3,758,348 mg/m³)/ 30分 | [34] | 15,000 ppm (74,178 mg/m³) |
| 一氧化碳 (Carbon Monoxide) | 大鼠, 吸入 | 5,207 ppm (5,965 mg/m³)/ 30分 | [35] | 1,200 ppm (1,375 mg/m³) |
| 三氟化氮 (Nitrogen Trifluoride) | 大鼠, 吸入 | 6,700 ppm (19,456 mg/m³)/ 1时 | [36] | 1,000 ppm (2,904 mg/m³) |
| 1,1,1-三氯乙烷 (Methyl Chloroform) | 小鼠, 吸入 | 3,911 ppm (21,340 mg/m³)/ 2时 | [37] | 700 ppm (3,820 mg/m³) |
| 三氯甲烷／氯仿／哥罗芳 (Chloroform) | 大鼠, 吸入 | 9,617 ppm (46,960 mg/m³)/ 4时 | [38] | 500 ppm (2,441 mg/m³) |
| 四氯化碳 (Carbon Tetrachloride) | 大鼠, 吸入 | 8,000 ppm (50,330 mg/m³)/ 4时 | [39] | 200 ppm (1,258 mg/m³) |
| 二氧化硫 (Sulfur Dioxide) | 大鼠, 吸入 | 2,520 ppm (6,603 mg/m³)/ 1时 | [40] | 100 ppm (262 mg/m³) |
| 氟化氢 (Hydrogen Fluoride) | 大鼠, 吸入 | 1,276 ppm (1,044 mg/m³)/ 1时 | [41] | 30 ppm (24.5 mg/m³) |
| 甲醛 (Formaldehyde) | 大鼠, 吸入 | 815 ppm (1,000 mg/m³)/ 30分 | [42] | 20 ppm (24.5 mg/m³) |
| 二氧化氮 (Nitrogen Dioxide) | 大鼠, 吸入 | 138 ppm (260 mg/m³)/ 30分 | [43] | 20 ppm (37.6 mg/m³) |
| 氯气 (Chlorine) | 大鼠, 吸入 | 293 ppm (850 mg/m³)/ 1时 | [44] | 10 ppm (29.0 mg/m³) |
| 光气 (Phosgene) | 大鼠, 吸入 | 340 ppm (1,375 mg/m³)/ 30分 | [45] | 2 ppm (8.09 mg/m³) |
| 芥子气 (Sulfur Mustard) | 大鼠, 吸入 | 15.4 ppm (100 mg/m³)/ 10分 | [46] | 0.108 ppm (0.7 mg/m³) |
| 沙林 (Sarin) | 大鼠, 吸入 | 26.2 ppm (150 mg/m³)/ 10分 | [47] | 0.017 5 ppm (0.1 mg/m³) |
| 塔崩 (Tabun) | 大鼠, 吸入 | 45.9 ppm (304 mg/m³)/ 10分 | [47] | 0.015 1 ppm (0.1 mg/m³) |
| 环沙林 (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 |
[48] | 0.006 79 ppm (0.05 mg/m³) |
| VX | 小鼠, 吸入 | 0.366-1.19 ppm (4–13 mg/m³)/ 10分 | [49][50] | 0.000 27 ppm (0.003 mg/m³) |
毒物表[编辑]
半数致死量LD50值的范围非常大。肉毒杆菌毒素作为已知毒性最强的物质，其LD50值为1纳克/千克，而最无毒的物质水的LD50值为90克/千克以上。这相差约千亿分之一或11个数量级。与所有相差很多数量级的测量值一样，建议采用对数的观点。著名的例子是用里氏标尺来表示地震强度，或者用pH值来衡量水溶液的酸性或碱性。在这种情况下，可以考虑使用LD50值的负十进制对数，其标准单位为每公斤体重的公斤。[51]
- - logLD50对数（公斤/公斤）=值
找到的无因次量可以输入到毒物表中。水作为最重要的物质，在以这种方式获得的毒素表中，其值为1。
2-3：乙醇、氯化钠、对乙酰氨基酚
3-4：布洛芬、咖啡因
4-5：尼古丁、三氧化二砷
5-6：氰化钠、白磷、氯化汞
7-12：2,3,6,7-二苯并二𫫇英、箭毒蛙碱、白喉毒素、肉毒杆菌毒素
争议[编辑]
动物权利组织一直批评以动物进行LD50测试，特别是一些物质可能令动物在长时间痛苦下死去。一些国家如英国已开始禁止口服LD50测试，而经济合作与发展组织（OECD）亦在2001年废除对口服毒性测试的要求。[52][53]
相关条目[编辑]
参考资料[编辑]
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外部连结[编辑]
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