Średnia dawka śmiertelna

„LD50” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań patrz LD50 (ujednoznacznienie) .

W toksykologii średnia dawka śmiertelna , LD ₅₀ (skrót od „ dawka śmiertelna , 50%)”, LC ₅₀ (stężenie śmiertelne, 50%) lub LCt ₅₀ to jednostka toksyczności , która mierzy śmiertelną dawkę toksyny , promieniowania lub patogen . Wartość LD ₅₀ dla substancji to dawka wymagane do zabicia połowy członków testowanej populacji po określonym czasie trwania testu. Wartości LD50 _{jako ogólny wskaźnik} ostrej toksyczności substancji . Niższa wartość LD50 _wskazuje na zwiększoną toksyczność.

Test został stworzony przez JW Trevana w 1927 roku. Termin dawka półśmiertelna jest czasami używany w tym samym znaczeniu, w szczególności w tłumaczeniach tekstów w językach obcych, ale może również odnosić się do dawki subletalnej. LD50 jest zwykle określane w testach na zwierzętach, takich jak _myszy laboratoryjne . W 2011 roku amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła alternatywne metody do LD ₅₀ do testowania leku kosmetycznego Botox bez testów na zwierzętach.

Konwencje

LD ₅₀ jest zwykle wyrażane jako masa podanej substancji na jednostkę masy badanego osobnika, zazwyczaj w miligramach substancji na kilogram masy ciała, czasami również w nanogramach (odpowiednie dla botuliny ), mikrogramach lub gramach (odpowiednie dla paracetamolu ) za kilogram. Przedstawienie tego w ten sposób pozwala porównać względną toksyczność różnych substancji i normalizuje różnice w wielkości narażonych zwierząt (chociaż toksyczność nie zawsze skaluje się po prostu z masą ciała). W przypadku substancji w środowisku, takich jak trujące opary lub substancje w wodzie, które są toksyczne dla ryb, stosuje się stężenie w środowisku (na metr sześcienny lub na litr), dając wartość LC ₅₀ . Ale w tym przypadku ważny jest czas ekspozycji (patrz poniżej).

Wybór 50% śmiertelności jako punktu odniesienia pozwala uniknąć potencjalnej niejednoznaczności wykonywania pomiarów w skrajnościach i zmniejsza liczbę wymaganych testów. Jednak oznacza to również, że LD50 _nie jest dawką śmiertelną dla wszystkich pacjentów; niektóre mogą zostać zabite przez znacznie mniej, podczas gdy inne przeżywają dawki znacznie wyższe niż _LD50 . Miary takie jak „LD ₁ ” i „LD ₉₉ ” (dawka wymagana do zabicia odpowiednio 1% lub 99% badanej populacji) są czasami używane do określonych celów.

Śmiertelna dawka często zmienia się w zależności od sposobu podania ; na przykład wiele substancji jest mniej toksycznych po podaniu doustnym niż po dożylnym . Z tego powodu liczby LD ₅₀ są często określane sposobem podawania, np. „LD ₅₀ iv”

Powiązane wielkości LD _50/30 lub LD _50/60 odnoszą się do dawki, która bez leczenia będzie śmiertelna dla 50% populacji w ciągu (odpowiednio) 30 lub 60 dni. Środki te są częściej stosowane w fizyce zdrowia radiacyjnego , ponieważ przeżycie powyżej 60 dni zwykle skutkuje wyzdrowieniem.

Porównywalnym pomiarem jest LCt50 _, który odnosi się do dawki śmiertelnej w wyniku narażenia, gdzie C to stężenie, a t to czas. Często wyraża się ją w mg-min/m ³ . ICt ₅₀ to dawka, która spowoduje raczej ubezwłasnowolnienie niż śmierć. Miary te są powszechnie stosowane do wskazania porównawczej skuteczności chemicznych środków bojowych, a dawki są zazwyczaj określane na podstawie szybkości oddychania (np. Spoczynek = 10 l/min) przy wdychaniu lub stopnia penetracji skóry przez ubranie. Pojęcie Ct zostało po raz pierwszy zaproponowane przez Fritza Habera i czasami jest określane jako Prawo Habera , które zakłada, że ​​ekspozycja na 1 minutę 100 mg/m ³ odpowiada 10 minutom 10 mg/m ³ (1 × 100 = 100, podobnie jak 10 × 10 = 100).

Niektóre substancje chemiczne, takie jak cyjanowodór , są szybko usuwane przez organizm ludzki i nie podlegają prawu Habera. Tak więc w takich przypadkach stężenie śmiertelne można podać po prostu jako LC50 _i określić na podstawie czasu trwania narażenia (np. 10 minut). W kartach charakterystyki substancji toksycznych często używa się tej formy terminu, nawet jeśli substancja jest zgodna z prawem Habera.

W przypadku organizmów chorobotwórczych istnieje również miara znana jako mediana dawki zakaźnej i dawki. Średnia dawka zakaźna (ID50 ₎ to liczba organizmów otrzymanych przez osobę lub badane zwierzę kwalifikowane na podstawie drogi podania (np. 1200 org/człowieka na doustnie). Ze względu na trudności w liczeniu rzeczywistych organizmów w dawce, dawki zakaźne mogą być wyrażone w teście biologicznym, takim jak liczba LD50 _dla niektórych zwierząt testowych. W wojnie biologicznej dawka zakaźna to liczba dawek zakaźnych na metr sześcienny powietrza pomnożona przez liczbę minut ekspozycji (np. ICt ₅₀ wynosi 100 średnich dawek - min/m ³ ).

Ograniczenie

Jako miara toksyczności LD50 _jest nieco niewiarygodna, a wyniki mogą się znacznie różnić w zależności od ośrodka badawczego ze względu na takie czynniki, jak cechy genetyczne badanej populacji, badane gatunki zwierząt, czynniki środowiskowe i sposób podawania.

Może również występować duża zmienność między gatunkami; to, co jest względnie bezpieczne dla szczurów, może być bardzo toksyczne dla ludzi ( por. toksyczność paracetamolu ) i odwrotnie. Na przykład czekolada, stosunkowo nieszkodliwa dla ludzi, jest toksyczna dla wielu zwierząt . W przypadku testowania jadu z jadowitych stworzeń, takich jak węże , wyniki LD ₅₀ mogą być mylące ze względu na różnice fizjologiczne między myszami, szczurami i ludźmi. Wiele jadowitych węży są wyspecjalizowanymi drapieżnikami na myszach, a ich jad może być specjalnie przystosowany do obezwładniania myszy; a mangusty mogą być wyjątkowo odporne. Chociaż fizjologia większości ssaków jest bardzo podobna, wyniki LD50 mogą, ale nie muszą, mieć takie samo znaczenie dla wszystkich gatunków ssaków, takich jak ludzie itp _.

Przykłady

Uwaga: Porównywanie substancji (zwłaszcza leków) na podstawie wartości LD50 _może w wielu przypadkach wprowadzać w błąd z powodu (częściowo) różnic w dawce skutecznej (ED50 ₎ . Dlatego bardziej przydatne jest porównywanie takich substancji według indeksu terapeutycznego , który jest po prostu stosunkiem _LD50 do _ED50 .

Poniższe przykłady wymieniono w odniesieniu do wartości _LD50 , w kolejności malejącej, wraz z wartościami LC50 _, {w nawiasach}, gdy jest to właściwe.

Substancja	Zwierzę, trasa	LD 50 {LC 50 }	LD50 : g/kg {LC50 : g / l} standaryzowany	Odniesienie
Woda ( H 2 O )	szczur, ustny	> 90 000 mg/kg	>90
Sacharoza (cukier stołowy)	szczur, ustny	29 700 mg/kg	29,7
Syrop kukurydziany	szczur, ustny	25 800 mg/kg	25,8
Glukoza (cukier we krwi)	szczur, ustny	25 800 mg/kg	25,8
Glutaminian sodu (MSG)	szczur, ustny	16 600 mg/kg	16.6
Stevioside (ze stewii )	myszy i szczury, doustnie	15 000 mg/kg	15
Benzyna (benzyna)	szczur	14 063 mg/kg	14.0
Witamina C (kwas askorbinowy)	szczur, ustny	11 900 mg/kg	11.9
Glifosat (sól izopropyloaminowa)	szczur, ustny	10 537 mg/kg	10.537
Laktoza (cukier mleczny)	szczur, ustny	10 000 mg/kg	10
aspartam	myszy, ustny	10 000 mg/kg	10
Mocznik ( OC(NH 2 ) 2 )	szczur, ustny	8471 mg/kg	8.471
Kwas cyjanurowy	szczur, ustny	7700 mg/kg	7.7
Siarczek kadmu (CdS)	szczur, ustny	7080 mg/kg	7.08
Etanol ( CH 3 CH 2 OH )	szczur, ustny	7060 mg/kg	7.06
Sól sodowa kwasu izopropylometylofosfonowego (IMPA, metabolit sarinu )	szczur, ustny	6860 mg/kg	6,86
Melamina	szczur, ustny	6000 mg/kg	6
Byczy	szczur, ustny	5000 mg/kg	5
Cyjanurany melaminy	szczur, ustny	4100 mg/kg	4.1
Fruktoza (cukier owocowy)	szczur, ustny	4000 mg/kg	4
Molibdenian sodu ( Na 2 MoO 4 )	szczur, ustny	4000 mg/kg	4
Chlorek sodu (sól kuchenna)	szczur, ustny	3000 mg/kg	3
Paracetamol (acetaminofen)	szczur, ustny	1944 mg/kg	1.944
Delta-9-tetrahydrokannabinol (THC)	szczur, ustny	1270 mg/kg	1.27
Kannabidiol (CBD)	szczur, ustny	980 mg/kg	0,98
Metanol ( CH 3 OH )	człowiek, ustny	810 mg/kg	0,81
Arsen (As)	szczur, ustny	763 mg/kg	0,763
Ibuprofen	szczur, ustny	636 mg/kg	0,636
Formaldehyd ( CH 2 O )	szczur, ustny	600-800 mg/kg	0,6
Solanina (główny alkaloid w kilku roślinach Solanaceae , w tym Solanum tuberosum )	szczur, doustnie (2,8 mg/kg człowiek, doustnie)	590 mg/kg	0,590
Chlorek alkilodimetylobenzalkoniowy (ADBAC)	ryby doustne , zanurzenie bezkręgowce wodne, zanurzenie	304,5 mg/kg {0,28 mg/l} {0,059 mg/l}	0,3045 {0,00028} {0,000059}
Kumaryna ( benzopiron , z Cinnamomum aromaticum i innych roślin)	szczur, ustny	293 mg/kg	0,293
Psilocybina (z magicznych grzybów )	mysz, ustny	280 mg/kg	0,280
Kwas solny (HCl)	szczur, ustny	238-277 mg/kg	0,238
Ketamina	szczur, dootrzewnowo	229 mg/kg	0,229
Aspiryna (kwas acetylosalicylowy)	szczur, ustny	200 mg/kg	0,2
Kofeina	szczur, ustny	192 mg/kg	0,192
Trisiarczek arsenu ( AsS 3 )	szczur, ustny	185-6400 mg/kg	0,185–6,4
Azotyn sodu ( NaNO 2 )	szczur, ustny	180 mg/kg	0,18
Metylenodioksymetamfetamina (MDMA, ecstasy)	szczur, ustny	160 mg/kg	0,18
Dihydrat octanu uranylu ( UO 2 (CH 3 COO) 2 )	mysz, ustny	136 mg/kg	0,136
Dichlorodifenylotrichloroetan (DDT)	mysz, ustny	135 mg/kg	0,135
Uran (U)	myszy, ustny	114 mg/kg (szacunkowo)	0,114
Bisoprolol	mysz, ustny	100 mg/kg	0,1
Kokaina	mysz, ustny	96 mg/kg	0,096
Chlorek kobaltu(II) ( CoCl 2 )	szczur, ustny	80 mg/kg	0,08
Tlenek kadmu (CdO)	szczur, ustny	72 mg/kg	0,072
Tiopental sodu (stosowany w śmiertelnym zastrzyku )	szczur, ustny	64 mg/kg	0,064
Demeton-S-metyl	szczur, ustny	60 mg/kg	0,060
Metamfetamina	szczur, dootrzewnowo	57 mg/kg	0,057
Fluorek sodu (NaF)	szczur, ustny	52 mg/kg	0,052
Nikotyna	mysz i szczur, doustnie człowiek, palenie	50 mg/kg	0,05
Pentaboran	człowiek, ustny	50 mg/kg	0,05
kapsaicyna	mysz, ustny	47,2 mg/kg	0,0472
Witamina D3 (cholekalcyferol)	szczur, ustny	37 mg/kg	0,037
Piperydyna (z czarnego pieprzu )	szczur, ustny	30 mg/kg	0,030
Heroina (diamorfina)	mysz, dożylnie	21,8 mg/kg	0,0218
Dietyloamid kwasu lizergowego (LSD)	szczur, dożylnie	16,5 mg/kg	0,0165
Trójtlenek arsenu ( As 2 O 3 )	szczur, ustny	14 mg/kg	0,014
Arsen metaliczny (As)	szczur, dootrzewnowo	13 mg/kg	0,013
Cyjanek sodu (NaCN)	szczur, ustny	6,4 mg/kg	0,0064
Chlorotoksyna (CTX, ze skorpionów )	myszy	4,3 mg/kg	0,0043
Cyjanowodór (HCN)	mysz, ustny	3,7 mg/kg	0,0037
Karfentanyl	szczur, dożylnie	3,39 mg/kg	0,00339
Nikotyna (z różnych rodzajów Solanaceae )	myszy, ustny	3,3 mg/kg	0,0033
Fosfor biały (P)	szczur, ustny	3,03 mg/kg	0,00303
Strychnina (ze Strychnos nux-vomica )	człowiek, ustny	1–2 mg / kg (szacunkowo)	0,001–0,002
Chlorek rtęci(II) ( HgCl 2 )	szczur, ustny	1 mg/kg	0,001
Nikotyna	człowiek, ustny	0,8 mg/kg (szacunkowo)	0,0008
Kantarydyna (z chrząszczy pęcherzowatych )	człowiek, ustny	500 μg/kg	0,0005
Aflatoksyna B1 (z pleśni Aspergillus flavus )	szczur, ustny	480 μg/kg	0,00048
pluton (Pu)	pies, dożylnie	320 μg/kg	0,00032
Amatoxin (z grzybów Amanita phalloides )	szczur	300-700 μg/kg	0,0007
Bufotoksyna (z ropuch Bufo )	kot, dożylny	300 μg/kg	0,0003
Cez-137 ( 137 Cs )	myszy, pozajelitowe	21,5 μCi/g	0,000245
Fluorooctan sodu ( CH 2 FCOONa )	szczur, ustny	220 μg/kg	0,00022
Trifluorek chloru (ClF 3 )	mysz, wchłanianie przez skórę	178 μg/kg	0,000178
Sarin	mysz, wstrzyknięcie podskórne	172 μg/kg	0,000172
Robustoxin (z pająka lejkowatego z Sydney )	myszy	150 μg/kg	0,000150
VX	człowiek, doustnie, wdychanie, absorpcja przez skórę/oczy	140 μg / kg (szacunkowo)	0,00014
Jad brazylijskiego pająka wędrownego	szczur, podskórnie	134 μg/kg	0,000134
Akonityna (z Aconitum napellus i gatunków pokrewnych)	szczur, dożylnie	80 μg/kg	0,000080
Dimetylortęć ( Hg(CH 3 ) 2 )	ludzki, transdermalny	50 μg/kg	0,000050
TBPO (t-butylo-bicyklofosforan)	mysz, dożylnie	36 μg/kg	0,000036
Fentanyl	małpa	30 μg/kg	0,00003
Venom of the Inland Taipan (wąż australijski)	szczur, podskórnie	25 μg/kg	0,000025
Rycyna (z rośliny oleju rycynowego )	szczur, dootrzewnowo szczur, doustnie	22 μg/kg 20–30 mg/kg	0,000022 0,02
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzodioksyna (TCDD, w Agent Orange )	szczur, ustny	20 μg/kg	0,00002
Tetrodotoksyna z ośmiornicy niebieskoobrączkowej	dożylny	8,2 μg/kg	0,0000082
CrTX-A (z jadu meduzy Carybdea rastonii box )	rak, dootrzewnowo	5 μg/kg	0,000005
Latrotoksyna (z jadu pająka wdowy )	myszy	4,3 μg/kg	0,0000043
Epibatydyna (z zatrutej żaby Epipedobates anthonyi )	mysz, dożylnie	1,46-13,98 μg/kg	0,00000146
Batrachotoksyna (z trującej żaby )	wstrzyknięcie podskórne u ludzi	2–7 μg / kg (szacunkowo)	0,000002
Abrin (z różańca )	myszy, dożylnie człowiek, inhalacja człowiek, ustny	0,7 μg/kg 3,3 μg/kg 10–1000 μg/kg	0,0000007 0,0000033 0,00001–0,001
Saksytoksyna (z niektórych wiciowców morskich )	człowiek, dożylnie człowiek, ustny	0,6 μg/kg 5,7 μg/kg	0,0000006 0,0000057
Pacific Ciguatoxin -1 (z ryb ciguaterycznych )	myszy, dootrzewnowo	250 ng /kg	0,00000025
Palytoxin (z koralowca Palythoa )	mysz, dożylnie	45 ng/kg 2,3–31,5 μg/kg	0,000000045 0,0000023
Maitotoksyna (z ryb cyguaterycznych )	mysz, dootrzewnowo	50 ng /kg	0,00000005
Polon-210 ( 210 Po )	człowiek, inhalacja	10 ng/kg (szacunkowo)	0,00000001
Toksyna błonicza (z Corynebacterium )	myszy	10 ng/kg	0,00000001
Toksyna Shiga (z bakterii Shigella )	myszy	2 ng/kg	0,000000002
Tetanospasmina (z Clostridium tetani )	myszy	2 ng/kg	0,000000002
Toksyna botulinowa (z Clostridium botulinum )	człowiek, doustnie, wstrzyknięcie, inhalacja	1 ng/kg (szacunkowo)	0,000000001
Promieniowanie jonizujące	człowiek, napromieniowanie	5 g (szary)	—

Skala trucizny

Ujemne wartości dziesiętnego logarytmu średniej dawki śmiertelnej LD ₅₀ ( −log ₁₀ (LD ₅₀ ) ) na zlinearyzowanej skali toksyczności obejmującej 11 rzędów wielkości. Woda zajmuje najniższą pozycję toksyczności (1), podczas gdy w skali toksyczności dominuje toksyna botulinowa (12).

LD ₅₀ mają bardzo szeroki zakres. Toksyna botulinowa jako najbardziej toksyczna znana substancja ma wartość LD ₅₀ na poziomie 1 ng/kg, podczas gdy najbardziej nietoksyczna substancja woda ma wartość LD ₅₀ na poziomie ponad 90 g/kg. To różnica około 1 na 100 miliardów lub 11 rzędów wielkości. Podobnie jak w przypadku wszystkich zmierzonych wartości, które różnią się o wiele rzędów wielkości, zalecany jest widok logarytmiczny. Dobrze znanymi przykładami są wskazania siły trzęsienia ziemi przy użyciu skali Richtera , wartości pH jako miara kwaśnego lub zasadowego charakteru roztworu wodnego lub głośność w decybelach . W _{tym przypadku} -log10 ( _LD50 ) przyjmuje się ujemny logarytm dziesiętny wartości LD50 _{, które są standaryzowane w kg na kg masy ciała} .

Znalezioną bezwymiarową wartość można wprowadzić w skali toksyn. Woda jako substancja podstawowa jest dokładnie 1 w ujemnej logarytmicznej skali toksyn.

Obawy dotyczące praw zwierząt

zajmujące się prawami zwierząt i dobrostanem zwierząt , takie jak Animal Rights International, prowadziły kampanię przeciwko testowaniu LD ₅₀ na zwierzętach. Kilka krajów, w tym Wielka Brytania , podjęło kroki w celu zakazania ustnego LD ₅₀ , a Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) zniosła wymóg egzaminu ustnego w 2001 r . 22, 22 lutego 2001).

Zobacz też

• Badania na zwierzętach
• Metoda Reeda-Muencha
• Dawka czyni truciznę – toksykologiczne przysłowie mówi, że duże ilości dowolnej substancji są śmiertelne

Inne miary toksyczności

• IDLH
• Pewny współczynnik bezpieczeństwa
• Indeks terapeutyczny
• Indeks ochronny
• Procedura ustalonej dawki w celu oszacowania LD50
• Mediana dawki toksycznej (TD50)
• Najniższa opublikowana dawka śmiertelna (LDLo)
• EC ₅₀ (połowa maksymalnego skutecznego stężenia)
• IC50 ₎ (połowa maksymalnego stężenia hamującego
• Test Draize'a
• Orientacyjna wartość graniczna
• Poziom, przy którym nie obserwuje się szkodliwych skutków (NOAEL)
• Najniższy obserwowany poziom szkodliwych skutków (LOAEL)
• Procedura w górę iw dół

Powiązane środki

• TCID ₅₀ Dawka zakaźna dla hodowli tkankowych
• Jednostki tworzące płytkę nazębną (pfu)

Linki zewnętrzne

• Kanadyjskie Centrum Bezpieczeństwa i Higieny Pracy
•   Lipnick RL, Cotruvo JA, Hill RN, Bruce RD, Stitzel KA, Walker AP i in. (marzec 1995). „Porównanie procedur w górę iw dół, konwencjonalnych LD50 i ustalonych dawek toksyczności ostrej”. Toksykologia żywności i chemikaliów . 33 (3): 223–31. doi : 10.1016/0278-6915(94)00136-C . PMID 7896233 .