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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或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／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和小鼠，另外也可能使用倉鼠、豚鼠、兔、雪貂、貓、犬、猴、豬、馬、蛙、魚、鳥等實驗動物。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]

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。

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]
物質 動物, 途徑 半數致死量（LD50） 參考文獻
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-麩酸鈉／味精 (Monosodium Glutamate) 大鼠, 口服 16,600 mg/kg [9]p.2573
維他命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
碳酸鈣 (Calcium Carbonate) 大鼠, 口服 6,450 mg/kg [11]p.635
次氯酸鈉 (Sodium Hypochlorite) 小鼠, 口服 5,800 mg/kg [11]p.2971
碳酸氫鈉／小蘇打 (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
氯化鈉／鹽 (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, 靜脈注射 		2,660 mg/kg
1,400 mg/kg
1,330 mg/kg 		[9]p.536
乙醯氨酚 (Acetaminophen) 大鼠, 口服
大鼠, 腹腔注射 		2,400 mg/kg
1,205 mg/kg 		[9]p.1994
維他命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
樟腦 (Camphor) 小鼠, 口服 1,310 mg/kg [11]p.641
可可鹼 (Theobromine) 大鼠, 口服
狗, 口服 		950 mg/kg
300 mg/kg 		[14]
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 		[9]p.2576
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 		[9]p.57
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 		[9]p.666
苯巴比妥 (Phenobarbital) 大鼠, 口服 162 mg/kg [15]
辣椒鹼 (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]
亞硝酸鈉 (Sodium Nitrite) 大鼠, 口服
大鼠, 靜脈注射 		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, 靜脈注射 		31.5 mg/kg
9.8 mg/kg
10.7 mg/kg 		[11]p.278
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 		[18][19]
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 		[11]p.2758
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 		[20]
黃麴毒素 (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 		[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, 靜脈注射 		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／戴奧辛 (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, 靜脈注射 0.002 7 mg/kg [21][25]
太攀蛇毒素 (Taipoxin) 小鼠, 靜脈注射 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]
刺尾魚毒素 (Maitotoxin) 小鼠, 腹腔注射 0.000 13 mg/kg [29]
破傷風梭菌毒素 (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]
物質 動物, 途徑 半數致死濃度 (LC50) 參考文獻 立即威脅生命健康濃度 (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時 [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時 [37] 700 ppm (3,820 mg/m³)
三氯甲烷／氯仿／哥羅芳 (Chloroform) 大鼠, 吸入 9,617 ppm (46,960 mg/m³)/ 4時 [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時 [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時 [40] 100 ppm (262 mg/m³)
氟化氫 (Hydrogen Fluoride) 大鼠, 吸入 1,276 ppm (1,044 mg/m³)/ 1時 [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)
氯氣 (Chlorine) 大鼠, 吸入 293 ppm (850 mg/m³)/ 1時 [44] 10 ppm (29.0 mg/m³)
光氣 (Phosgene) 大鼠, 吸入 340 ppm (1,375 mg/m³)/ 30分 [45] 2 ppm (8.09 mg/m³)
芥子氣 (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)
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 		[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，其标准单位为每公斤体重的公斤。[51]

- logLD50对数（公斤/公斤）=值

找到的無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。

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噁英、箭毒蛙碱、白喉毒素（英语：Diphtheria toxin）、肉毒桿菌毒素

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]

相關條目

參考資料

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外部連結

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