半数致死量

半数致死量（英语：Median Lethal Dose），简称LD₅₀（即Lethal Dose, 50%），在毒理学中是描述有毒物质或辐射的毒性的常用指标。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]

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应用惯例

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60千克的成人来说，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

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

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着影响。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

• 乙醇对年轻和年老大鼠的口服LD₅₀分别为10.6 g/kg和7.06 g/kg。^[5]
• 烟碱（尼古丁）对大鼠的口服LD₅₀为50 mg/kg。^[6]

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／阿司匹林 (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

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，其标准单位为每千克体重的千克。^[51]

- logLD₅₀对数（千克/千克）=值

找到的无量纲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。

从左至右分别为：1-2：水、蔗糖、抗坏血酸、
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（英语：Diphtheria toxin）、肉毒杆菌毒素

争议

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

• 致死量
• 可靠安全系数
• 半数中毒量