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半數致死量

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半數致死量(英語: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年提出。[1]

應用慣例

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/公斤體重」。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同於對人類的毒性,在不考慮年齡、性別、耐受度等個別體質差異的情況下,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]

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限制與缺點

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

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/立方公尺"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。

對於化療藥物,化療指數(CI)是評價化療藥物安全性的指標。一般以動物半數致死量(LD50)和治療感染動物的半數有效量(ED50)的比值表示,即CI=LD50/ED50;化療指數愈大,表明藥物毒性愈小,相對較安全,但並非絕對安全,如化療指數高的青黴素可致過敏性休克。

數據

  • 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]
更多資訊 物質, 動物, 途徑 ...
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毒物表

半數致死量LD50值的範圍非常大。肉毒桿菌毒素作為已知毒性最強的物質,其LD50值為1納克/公斤,而最無毒的物質水的LD50值為90克/公斤以上。這相差約千億分之一或11個數量級。與所有相差很多數量級的測量值一樣,建議採用對數的觀點。著名的例子是用里氏標尺來表示地震強度,或者用pH值來衡量水溶液的酸性或鹼性。在這種情況下,可以考慮使用LD50值的負十進制對數,其標準單位為每公斤體重的公斤。[51]

- logLD50對數(公斤/公斤)=值

找到的無因次量可以輸入到毒物表中。水作為最重要的物質,在以這種方式獲得的毒素表中,其值為1。

Thumb
從左至右分別為:1-2:水、蔗糖抗壞血酸
2-3:乙醇氯化鈉對乙醯氨基酚
3-4:布洛芬咖啡因
4-5:尼古丁三氧化二砷
5-6:氰化鈉白磷氯化汞
7-12:2,3,6,7-二苯並二噁英、箭毒蛙鹼白喉毒素英語Diphtheria toxin肉毒桿菌毒素
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爭議

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。[52][53]

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參考資料

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外部連結

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