半數致死量

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]

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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]

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
2,3,7,8-四氯二苯並二惡英／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]
肉毒桿菌毒素 (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。

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

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

• 致死量
• 可靠安全係數
• 半數中毒量

參考資料

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外部連結

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