Mediana dawki śmiertelnej - Median lethal dose
W toksykologii , w średniej dawce śmiertelnej , LD 50 (skrót od „ śmiertelnej dawce , 50%”), LC 50 (stężenie śmiertelne, 50%) lub LCT 50 jest miarą śmiertelną dawkę z toksyn , promieniowania , albo patogenem . Wartość LD 50 dla substancji jest dawka wymagana do zabicia połowy członków badanej populacji po określonym czasie trwania testu. LD 50 dane są często stosowane jako ogólny wskaźnik substancję, w ostrej toksyczności . Niższa LD 50 wskazuje na zwiększoną toksyczność.
Test został stworzony przez JW Trevana w 1927 roku. Termin dawka półśmiertelna jest czasami używany w tym samym znaczeniu, zwłaszcza w tłumaczeniach tekstów w języku obcym, ale może również odnosić się do dawki subletalnej. LD 50 jest zwykle określana w testach na zwierzętach, takie jak myszy laboratoryjnych . W 2011 roku amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła metody alternatywne do LD 50 do testowania kosmetycznego leku Botox bez testów na zwierzętach.
Konwencje
LD 50 jest zazwyczaj wyrażana jako masa substancji podawanej na jednostkę masy badanego pacjenta, typowo mg substancji na kg masy ciała, niekiedy określa się jako ng (odpowiednie do botulinum ), mikrogramów lub g (odpowiedni dla paracetamolu ) za kilogram. Stwierdzenie tego w ten sposób pozwala na porównanie względnej toksyczności różnych substancji i normalizuje zmienność wielkości eksponowanych zwierząt (chociaż toksyczność nie zawsze zależy od masy ciała). W przypadku substancji w środowisku, takich jak par lub toksycznych substancji w wodzie, które są toksyczne dla ryb, stężenie w środowisku (na metr sześcienny lub litr) stosuje się, co daje wartość LC 50 . Ale w tym przypadku ważny jest czas ekspozycji (patrz poniżej).
Wybór 50% śmiertelności jako punktu odniesienia pozwala uniknąć niejednoznaczności podczas wykonywania skrajnych pomiarów i zmniejsza liczbę wymaganych testów. Jednak oznacza to również, że LD 50 nie jest dawką śmiertelną dla wszystkich osobników; niektóre z nich mogą być zabite przez znacznie mniej, a inni przetrwać dawki znacznie wyższe niż LD 50 . Miary takie jak „LD 1 ” i „LD 99 ” (dawka wymagana do zabicia odpowiednio 1% lub 99% badanej populacji) są czasami wykorzystywane do określonych celów.
Dawka śmiertelna często różni się w zależności od sposobu podania ; na przykład wiele substancji jest mniej toksycznych przy podawaniu doustnym niż przy podawaniu dożylnym . Z tego powodu liczby LD 50 są często kwalifikowane do sposobu podawania, np. „LD 50 iv”
Związane z tym ilości LD 50 /30 lub LD 50 /60 są stosowane w odniesieniu do dawki, które bez leczenia będzie śmiertelna dla 50% populacji w zasięgu (odpowiednio) 30 lub 60 dni. Środki te są częściej stosowane w fizyce zdrowia radiacyjnego , ponieważ przeżycie powyżej 60 dni zwykle skutkuje wyzdrowieniem.
Porównywalny pomiar jest LCt 50 , który odnosi się do śmiertelnej dawce od ekspozycji, gdzie C jest stężenie i t jest czasem. Często wyraża się ją w mg-min/m 3 . ICt 50 to dawka, która spowoduje ubezwłasnowolnienie, a nie śmierć. Miary te są powszechnie stosowane do wskazania porównawczej skuteczności bojowych środków chemicznych , a dawki są zazwyczaj określane na podstawie szybkości oddychania (np. spoczynek = 10 l/min) w przypadku wdychania lub stopnia ubioru w przypadku penetracji skóry. Koncepcja Ct została po raz pierwszy zaproponowana przez Fritza Habera i jest czasami określana 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 odtruwane przez organizm ludzki i nie podlegają prawu Habera. Tak więc w tych przypadkach stężenie śmiertelne może być podane po prostu jako LC 50 i zakwalifikowane przez czas ekspozycji (np. 10 minut). Do Karty charakterystyki dla substancji toksycznych często korzystają z tej formy terminu, nawet jeżeli substancja nie wynika prawo Habera.
W przypadku organizmów chorobotwórczych istnieje również miara znana jako mediana dawki i dawki zakaźnej. Średnia dawka infekcyjna (ID 50 ), to liczba drobnoustrojów otrzymanych przez osobę lub zwierzęciu określony poprzez drogę podawania (na przykład, 1,200 org / człowieka za ustnej). Ze względu na trudności w zliczanie aktualnych organizmów w dawce zakaźne dawki mogą być wyrażone w teście biologicznym, takim jak numer LD 50 „S pewnym badanego zwierzęcia. W wojnie biologicznej dawka zakaźna to liczba dawek zakaźnych na metr sześcienny powietrza pomnożona przez liczbę minut ekspozycji (np. ICt 50 to 100 średnich dawek - min/m 3 ).
Ograniczenie
W celu pomiaru toksyczności LD 50 jest w pewnym stopniu zawodne i wyniki mogą zmieniać się znacznie w zależności od badania obiektów ze względu na czynniki, takie jak cechy genetyczne populacji próbki gatunków badanego zwierzęcia, czynniki środowiskowe i sposobu podawania.
Między gatunkami może również występować duża zmienność; to, co jest względnie bezpieczne dla szczurów, może być bardzo toksyczne dla ludzi ( por. toksyczność paracetamolu ) i vice versa. Na przykład czekolada, stosunkowo nieszkodliwa dla ludzi, jest toksyczna dla wielu zwierząt . Gdy stosuje się testowy jadu z jadu stworzeń takich jak węże , LD 50 wyniki mogą być mylące powodu fizjologicznych różnic pomiędzy myszy, szczurów i ludzi. Wiele jadowitych węży to wyspecjalizowane drapieżniki na myszach, a ich jad może być specjalnie przystosowany do obezwładniania myszy; a mangusty mogą być wyjątkowo odporne. Podczas gdy większość ssaków ma bardzo podobną fizjologię, wyniki LD 50 mogą, ale nie muszą mieć jednakowe znaczenie dla każdego gatunku ssaka, takiego jak ludzie itp.
Przykłady
Uwaga: Porównując substancje (zwłaszcza leków) ze sobą LD 50 może być mylące, w wielu przypadkach z powodu (w części) na różnice w efektywnej dawki (ED 50 ). W związku z tym, jest to bardziej przydatne do porównania tych substancji przez indeks terapeutyczny , który jest po prostu stosunek LD 50 ED 50 .
Poniższe przykłady są podane w odniesieniu do LD 50 wartości w porządku malejącym, wraz LC 50 wartości, {} nawiasach, w razie potrzeby.
Substancja | Zwierzę, trasa | LD 50 {LC 50 } |
LD 50 : g/kg {LC 50 : g/L} standaryzowany |
Referencja |
---|---|---|---|---|
Woda | szczur, ustny | 90 000 mg/kg | 90 | |
Sacharoza (cukier stołowy) | szczur, ustny | 29 700 mg/kg | 29,7 | |
Glukoza (cukier we krwi) | szczur, ustny | 25800 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, ustne | 10 000 mg/kg | 10 | |
Mocznik | szczur, ustny | 8471 mg/kg | 8.471 | |
Kwas cyjanurowy | szczur, ustny | 7700 mg/kg | 7,7 | |
Siarczek kadmu | szczur, ustny | 7080 mg/kg | 7.08 | |
Etanol (alkohol zbożowy) | szczur, ustny | 7060 mg/kg | 7.06 | |
Kwas izopropylometylofosfonowy sodu (IMPA, metabolit sarinu ) | szczur, ustny | 6860 mg/kg | 6.86 | |
Melamina | szczur, ustny | 6000 mg/kg | 6 | |
Byczy | szczur, ustny | 5000 mg/kg | 5 | |
Cyjanuran melaminy | szczur, ustny | 4100 mg/kg | 4.1 | |
Fruktoza (cukier owocowy) | szczur, ustny | 4000 mg/kg | 4 | |
molibdenian sodu | 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 | ludzki, ustny | 810 mg/kg | 0,81 | |
Arsen | szczur, ustny | 763 mg/kg | 0,763 | |
Ibuprofen | szczur, ustny | 636 mg/kg | 0,636 | |
Formaldehyd | szczur, ustny | 600-800 mg/kg | 0,6 | |
Solanina (główny alkaloid w kilku roślinach z rodziny Solanaceae, w tym Solanum tuberosum ) | szczur, doustnie (2,8 mg/kg człowiek, doustnie) | 590 mg/kg | 0,590 | |
Chlorek alkilodimetylobenzalkoniowy (ADBAC) | szczur, ryby w jamie ustnej , bezkręgowce wodne immersyjne, immersyjne |
304,5 mg/kg {0,28 mg/l} {0,059 mg/l} |
0,3045 {0.00028} {0.0000059} |
|
Kumaryna ( benzopiron , z Cinnamomum aromatum i innych roślin) | szczur, ustny | 293 mg/kg | 0,293 | |
Psilocybina (z magicznych grzybów ) | mysz, ustny | 280 mg/kg | 0,280 | |
Kwas chlorowodorowy | 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 | szczur, ustny | 185-6400 mg/kg | 0,185–6,4 | |
Azotan sodu | szczur, ustny | 180 mg/kg | 0,18 | |
Metylenodioksymetamfetamina (MDMA, ecstasy) | szczur, ustny | 160 mg/kg | 0,18 | |
Dihydrat octanu uranylu | mysz, ustny | 136 mg/kg | 0,136 | |
Dichlorodifenylotrichloroetan (DDT) | mysz, ustny | 135 mg/kg | 0,135 | |
Uran | myszy, ustne | 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) | szczur, ustny | 80 mg/kg | 0,08 | |
Tlenek kadmu | szczur, ustny | 72 mg/kg | 0,072 | |
Tiopental sodu (stosowany w śmiertelnym wstrzyknięciu ) | szczur, ustny | 64 mg/kg | 0,064 | |
Demeton-S-metylo | szczur, ustny | 60 mg/kg | 0,060 | |
Metamfetamina | szczur, dootrzewnowo | 57 mg/kg | 0,057 | |
Fluorek sodu | szczur, ustny | 52 mg/kg | 0,052 | |
Nikotyna | mysz i szczur, doustnie
człowiek, palenie |
50 mg/kg | 0,05 | |
Pentaboran | ludzki, 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 pieprzu czarnego ) | szczur, ustny | 30 mg/kg | 0,030 | |
Heroina (diamorfina) | mysz, dożylnie | 21,8 mg/kg | 0,0218 | |
Dietyloamid kwasu lizerginowego (LSD) | szczur, dożylnie | 16,5 mg/kg | 0,0165 | |
Trójtlenek arsenu | szczur, ustny | 14 mg/kg | 0,014 | |
metaliczny arsen | szczur, dootrzewnowo | 13 mg/kg | 0,013 | |
Cyjanek sodowy | szczur, ustny | 6,4 mg/kg | 0,0064 | |
Chlorotoksyna (CTX, ze skorpionów ) | myszy | 4,3 mg/kg | 0,0043 | |
Cyjanowodór | mysz, ustny | 3,7 mg/kg | 0,0037 | |
Karfentanyl | szczur, dożylnie | 3,39 mg/kg | 0,00339 | |
Nikotyna (z różnych rodzajów Solanaceae ) | myszy, ustne | 3,3 mg/kg | 0,0033 | |
Fosfor biały | szczur, ustny | 3,03 mg/kg | 0,00303 | |
Strychnina (od Strychnos nux-vomica ) | ludzki, ustny | 1-2 mg/kg (szacunkowo) | 0,001–0,002 | |
Chlorek rtęci(II) | szczur, ustny | 1 mg/kg | 0,001 | |
Nikotyna | ludzki, ustny | 0,8 mg/kg (szacunkowo) | 0,0008 | |
Kantarydyna (z chrząszczy bąbelkowych ) | ludzki, ustny | 500 μg/kg | 0,0005 | |
Aflatoksyna B1 (z pleśni Aspergillus flavus ) | szczur, ustny | 480 μg/kg | 0,00048 | |
Pluton | pies, dożylnie | 320 μg/kg | 0,00032 | |
Amatoksyna (z grzybów Amanita phalloides ) | szczur | 300-700 μg/kg | 0,0007 | |
Bufotoksyna (z ropuch Bufo ) | kot, dożylnie | 300 μg/kg | 0,0003 | |
cez-137 | mysz, pozajelitowa | 21,5 μCi/g | 0,000245 | |
Fluorooctan sodu | szczur, ustny | 220 μg/kg | 0,000022 | |
Sarin | mysz, wstrzyknięcie podskórne | 172 μg/kg | 0,000172 | |
Robustoksyna (z Sydney lejkowaty pająk ) | myszy | 150 μg/kg | 0,000150 | |
VX | człowiek, doustnie, wdychanie, wchłanianie przez skórę/oczy | 140 μg/kg (szacunkowo) | 0,00014 | |
Jad brazylijskiego wędrownego pająka | szczur, podskórnie | 134 μg/kg | 0,000134 | |
Akonityna (z Aconitum napellus i gatunki pokrewne) | szczur, dożylnie | 80 μg/kg | 0,000080 | |
Dimetylortęć | ludzki, transdermalny | 50 μg/kg | 0,000050 | |
TBPO ( bicyklofosforan t-butylu) | mysz, dożylnie | 36 μg/kg | 0,000036 | |
Fentanyl | małpa | 30 μg/kg | 0,00003 | |
Jad śródlądowego Taipanu (wąż australijski) | szczur, podskórnie | 25 μg/kg | 0,000025 | |
Rycyna (z rośliny rycynowej ) | 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 z niebieskimi pierścieniami | dożylny | 8,2 μg/kg | 0,0000082 | |
CrTX-A (z jadu meduzy Carybdea rastonii ) | raki, dootrzewnowe | 5 μg/kg | 0.000005 | |
Latrotoksyna (z jadu pająka wdowy ) | myszy | 4,3 μg/kg | 0,0000043 | |
Epibatydyna (z Epipedobates anthonyi zatruta żaba) | mysz, dożylnie | 1,46-13,98 μg/kg | 0,00000146 | |
Batrachotoksyna (z zatrutej żaby ) | człowiek, wstrzyknięcie podskórne | 2–7 μg/kg (szacunkowo) | 0,00002 | |
Abrin (z groszku różańcowego ) | myszy, dożylnie
człowiek, inhalacja ludzki, ustny |
0,7 μg/kg
3,3 μg/kg 10-1000 μg/kg |
0,0000007
0,0000033 0,00001–0,001 |
|
Saksytoksyna (z niektórych morskich bruzdnic ) | ludzki, dożylnie
ludzki, ustny |
0,6 μg/kg
5,7 μg/kg |
0,0000006
0,0000057 |
|
Pacyficzna Cyguatoksyna -1 (z ryb Cyguateri ) | myszy, dootrzewnowo | 250 ng /kg | 0,00000025 | |
Palytoxin (z korala Palythoa ) | mysz, dożylnie | 45 ng/kg
2,3–31,5 μg/kg |
0.000000045
0,0000023 |
|
Maitotoksyna (z ryb cygwajakowych ) | mysz, dootrzewnowa | 50 ng /kg | 0,00000005 | |
Polon-210 | 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 ) | ludzki, doustny, iniekcyjny, inhalacyjny | 1 ng/kg (szacunkowo) | 0,000000001 | |
Promieniowanie jonizujące | człowiek, napromieniowanie | 5 Gy |
Skala trucizny
Wartości LD 50 mają bardzo szeroki zakres. Toksynę botulinową jako najbardziej toksycznych substancji znanej ma LD 50 wartość 1 ng / kg, a najbardziej substancja nietoksyczna woda ma LD 50 wartość większą niż 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 znane przykłady to wskazanie siły trzęsienia ziemi za pomocą skali Richtera , wartości pH , jako miary kwasowego lub zasadowego charakteru roztworu wodnego lub głośności w decybelach . W tym przypadku, ujemny logarytm dziesiętny LD 50 wartości, który jest standaryzowany w kg na kg wagi ciała, jest uważane -log 10 (LD 50 ) .
Znalezioną bezwymiarową wartość można wprowadzić w skali toksyn. Woda jako substancja wyjściowa ma dokładnie 1 w ujemnej logarytmicznej skali toksyn.
Obawy o prawa zwierząt
Praw zwierząt i dobrostanu zwierząt grupy, takie jak Animal Rights International, że kampanię przeciwko LD 50 badań na zwierzętach. W kilku krajach, w tym Wielkiej Brytanii , zostały podjęte kroki mające na celu zakazanie LD ustną 50 oraz Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) zniosła wymóg egzaminu ustnego w 2001 roku (patrz Wytyczne dotyczące badania 401, Trends in Pharmacological Sciences Vol 22, 22 lutego 2001).
Zobacz też
- Badania na zwierzętach
- Metoda Reeda-Muencha
- Dawka sprawia, że trucizna ( łac . sola dosis facit venenum) , toksykologiczne porzekadło Paracelsusa, że duże ilości jakiejkolwiek substancji, takiej jak woda, są śmiertelne.
Inne miary toksyczności
- IDLH
- Pewny czynnik bezpieczeństwa
- Indeks terapeutyczny
- Indeks ochronny
- Procedura ustalonej dawki w celu oszacowania LD50
- Mediana dawki toksycznej (TD50)
- Najniższe opublikowane stężenie toksyczne (TCLo)
- Najniższa opublikowana dawka śmiertelna (LDLo)
- EC 50 (połowa maksymalnego stężenia efektywnego)
- IC 50 (połowa maksymalnego stężenia hamującego)
- Test Draize
- Orientacyjna wartość graniczna
- Poziom, przy którym nie obserwuje się szkodliwych zmian (NOAEL)
- Najniższy poziom obserwowanych działań niepożądanych (LOAEL)
- Procedura góra-dół
Powiązane środki
- TCID 50 Dawkowanie zakaźne dla hodowli tkankowej
- EID 50 Zakaźne dawkowanie jaj
- ELD 50 śmiertelna dawka jaja
- Jednostki tworzące płytkę nazębną (pfu)
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Kanadyjskie Centrum Bezpieczeństwa i Higieny Pracy
- Lipnick RL, Cotruvo JA, Hill RN, Bruce RD, Stitzel KA, Walker AP i in. (marzec 1995). „Porównanie w górę iw dół, konwencjonalne procedury LD50 i ustalonej dawki ostrej toksyczności”. Toksykologia żywności i chemikaliów . 33 (3): 223–31. doi : 10.1016/0278-6915(94)00136-C . PMID 7896233 .