반수 치사량

독물학에서 반수 치사량(문화어: 죽는량, Median lethal dose), LD50 (약칭 "50% 치사량"), LC50 (50% 치사 농도), LCt50은 주어진 화학 물질의 치사량을 측정하는 독성 단위이다. 물질의 LD50 값은 지정된 테스트 기간 후에 테스트한 개체군의 절반을 죽이는 데 필요한 용량이다. LD50 수치는 종종 물질의 급성 독성에 대한 일반적인 지표로 사용된다. LD50이 낮을수록 독성이 강하다는 것을 나타낸다.

LD50이라는 용어는 존 윌리엄 트레반에게서 유래되었다. 이 테스트는 1927년 J. W. 트레반이 만들었다. 반치사량이라는 용어는 특히 외국어 번역에서 동일한 의미로 가끔 사용되지만, 아치사량을 의미할 수도 있다. LD50은 일반적으로 실험실 쥐와 같은 동물에 대한 테스트를 통해 결정된다. 2011년, 미국 식품의약국은 동물 실험 없이 화장품 약물인 보툴리눔 독소를 테스트하기 위한 LD50의 대체 방법을 승인했다.

 관례 
LD50은 일반적으로 시험 대상의 단위 질량당 투여된 물질의 질량으로 표현되며, 일반적으로 킬로그램 체중당 밀리그램의 물질로, 때로는 나노그램 (보툴리눔 독소에 적합), 마이크로그램, 그램 (아세트아미노펜에 적합)으로 표현된다. 이 방식으로 표현하면 다른 물질과의 상대적 독성을 비교하고 노출된 동물의 크기 변화를 정규화할 수 있다(다만 독성이 항상 체중과 단순히 비례하는 것은 아니다). 독성 증기나 어류에게 독성 있는 물 속 물질과 같이 환경에 있는 물질의 경우, 환경 내 농도(입방 미터당 또는 리터당)가 사용되어 LC50 값을 표기한다. 그러나 이 경우 노출 시간이 중요하다(아래 참조).

50% 치사율을 벤치마크로 선택하면 극단에서 측정할 때 발생할 수 있는 모호성을 피하고 필요한 테스트 양을 줄일 수 있다. 그러나 이는 LD50이 모든 대상에게 치사량인 것은 아님을 의미한다. 일부는 훨씬 적은 양으로도 사망할 수 있으며, 다른 일부는 LD50보다 훨씬 높은 용량에서도 생존할 수 있다. "LD1" 및 "LD99" (각각 테스트 개체군의 1% 또는 99%를 죽이는 데 필요한 용량)와 같은 측정치는 특정 목적을 위해 가끔 사용된다.

치사량은 종종 투여 방법에 따라 달라진다. 예를 들어 많은 물질은 정맥 주사로 투여할 때보다 경구 투여할 때 독성이 덜하다. 이러한 이유로 LD50 수치는 종종 "LD50 i.v."와 같이 투여 방식과 함께 명시된다.

관련된 양인 LD50/30 또는 LD50/60은 치료 없이 30일 또는 60일 이내에 개체군의 50%에게 치명적인 용량을 나타내는 데 사용된다. 이러한 측정치는 이온화 방사선에 대한 방사선 보건물리학에서 더 일반적으로 사용되는데, 60일 이상 생존하면 보통 회복되기 때문이다.

유사한 측정값은 LCt50으로, 노출로 인한 치사량과 관련이 있으며, C는 농도이고 t는 시간이다. 이는 종종 mg-min/m3으로 표현된다. ICt50은 사망보다는 무력화를 유발하는 용량이다. 이러한 측정치는 일반적으로 화학전 제제의 비교 효능을 나타내는 데 사용되며, 흡입의 경우 호흡률(예: 안정 시 = 10 L/min) 또는 피부 침투의 경우 의복 정도에 따라 용량이 결정된다. Ct의 개념은 프리츠 하버가 처음 제안했으며 때로는 하버의 법칙이라고도 불린다. 이 법칙은 100 mg/m3의 1분 노출이 10 mg/m3의 10분 노출과 동일하다고 가정한다(1 × 100 = 100, 10 × 10 = 100).

사이안화 수소와 같은 일부 화학 물질은 인체에 의해 빠르게 해독되며 하버의 법칙을 따르지 않는다. 이러한 경우 치사 농도는 단순히 LC50으로 주어지고 노출 기간(예: 10분)으로 한정될 수 있다. 독성 물질의 물질 안전 보건 자료에는 물질이 하버의 법칙을 따르더라도 이 용어 형식이 자주 사용된다.

질병을 유발하는 유기체의 경우, 반수 감염 용량이라는 측정값도 있다. 반수 감염 용량(ID50)은 투여 경로(예: 경구당 1,200 org/man)에 따라 사람 또는 시험 동물이 받은 유기체 수이다. 용량 내 실제 유기체 수를 세는 어려움 때문에 감염 용량은 일부 시험 동물에 대한 LD50 수와 같은 생물학적 분석 측면에서 표현될 수 있다. 생물전에서 감염 용량은 공기 1입방 미터당 감염 용량 수에 노출 시간(분)을 곱한 값이다(예: ICt50은 100 중간 용량 - min/m3이다).

 한계 
독성 측정으로서 LD50은 다소 신뢰할 수 없으며 표본 개체군의 유전적 특성, 시험한 동물의 종, 환경 요인 및 투여 방식과 같은 요인으로 인해 테스트 시설마다 결과가 크게 다를 수 있다.Ernest Hodgson (2004). A Textbook of Modern Toxicology. Wiley-Interscience (3rd ed.).

종마다 큰 변동성이 있을 수도 있다. 쥐에게 비교적 안전한 것이 인간에게는 매우 독성이 강할 수 있으며(아세트아미노펜 중독 참조), 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 인간에게는 비교적 무해한 초콜릿은 많은 동물에게 독성이 있는 것으로 알려져 있다. 뱀과 같은 독성 생물의 독액을 테스트하는 데 사용될 때, LD50 결과는 쥐, 랫트, 인간 간의 생리학적 차이로 인해 오해의 소지가 있을 수 있다. 많은 독사는 쥐를 전문적으로 포식하며, 그 독액은 쥐를 무력화하는 데 특별히 적합할 수 있다. 그리고 몽구스는 예외적으로 저항력이 있을 수 있다. 대부분의 포유류는 매우 유사한 생리를 가지고 있지만, LD50 결과가 인간과 같은 모든 포유류 종에 동일하게 적용될 수도 있고 아닐 수도 있다.

 예시 
참고: LD50을 기준으로 물질(특히 약물)을 서로 비교하는 것은 많은 경우 유효 용량(ED50)의 차이로 인해 오해의 소지가 있을 수 있다. 따라서 LD50 대 ED50의 비율인 치료유효량으로 이러한 물질을 비교하는 것이 더 유용하다.

다음 예시는 LD50 값을 기준으로 내림차순으로 나열되어 있으며, 적절한 경우 LC50 값이 {괄호 안에} 함께 표시된다.

 물질 동물, 경로 LD50  {LC50}  LD50 : g/kg  {LC50 : g/L}  표준화 참고 물 () 쥐, 경구 >90,000 mg/kg >90 수크로스 (식용 설탕) 쥐, 경구 29,700 mg/kg 29.7 옥수수 시럽 쥐, 경구 25,800 mg/kg 25.8 포도당 (혈당) 쥐, 경구 25,800 mg/kg 25.8 글루탐산 나트륨 (MSG) 쥐, 경구 16,600 mg/kg 16.6 스테비오사이드 (스테비아에서 유래) 쥐 및 랫트, 경구 15,000 mg/kg 15 휘발유 쥐 14,063 mg/kg 14.0 비타민 C (아스코르브산) 쥐, 경구 11,900 mg/kg 11.9 글리포세이트 (아이소프로필아민 염) 쥐, 경구 10,537 mg/kg 10.537 락토스 (우유 설탕) 쥐, 경구 10,000 mg/kg 10 아스파탐 쥐, 경구 10,000 mg/kg 10 요소 () 쥐, 경구 8,471 mg/kg 8.471 시아누르산 쥐, 경구 7,700 mg/kg 7.7A.A. Babayan, A.V.Aleksandryan, "Toxicological characteristics of melamine cyanurate, melamine and cyanuric acid", Zhurnal Eksperimental'noi i Klinicheskoi Meditsiny, Vol.25, 345–9 (1985). Original article in Russian. 황화 카드뮴 (CdS) 쥐, 경구 7,080 mg/kg 7.08Advanced Search – Alfa Aesar – A Johnson Matthey Company . Alfa.com. Retrieved on 2013-07-17. 에탄올 () 쥐, 경구 7,060 mg/kg 7.06 소듐 아이소프로필 메틸포스폰산 (사린의 대사 산물) 쥐, 경구 6,860 mg/kg 6.86 멜라민 쥐, 경구 6,000 mg/kg 6 타우린 쥐, 경구 5,000 mg/kg 5 멜라민 시아누레이트 쥐, 경구 4,100 mg/kg 4.1 과당 (과일 설탕) 쥐, 경구 4,000 mg/kg 4 몰리브덴산 나트륨 () 쥐, 경구 4,000 mg/kg 4 염화 나트륨 (식탁용 소금) 쥐, 경구 3,000 mg/kg 3 아세트아미노펜 쥐, 경구 2000 mg/kg 2 아스피린 (아세틸살리실산) 쥐, 경구 1,600 mg/kg 1.6 델타-9-테트라히드로칸나비놀 (THC) 쥐, 경구 1,270 mg/kg 1.27 칸나비디올 (CBD) 쥐, 경구 980 mg/kg 0.98 메탄올 () 인간, 경구 810 mg/kg 0.81트라이나이트로톨루엔 (TNT)쥐, 경구790 mg/kg0.790 비소 (As) 쥐, 경구 763 mg/kg 0.763 이부프로펜 쥐, 경구 636 mg/kg 0.636 폼알데하이드 () 쥐, 경구 600–800 mg/kg 0.6 솔라닌 (가지과 식물 중 감자에 있는 주요 알칼로이드) 쥐, 경구 (2.8 mg/kg 인간, 경구) 590 mg/kg 0.590아트로핀 (벨라돈나풀, 독말풀, 맨드레이크 및 브루그만시아에서 유래)쥐, 경구500 mg/kg0.500https://cdn.caymanchem.com/cdn/msds/12008m.pdf  알킬 다이메틸 벤잘코늄 클로라이드 (ADBAC) 쥐, 경구  어류, 침수  수생 무척추동물, 침수 304.5 mg/kg  {0.28 mg/L}  {0.059 mg/L} 0.3045  {0.00028}  {0.000059} 쿠마린 (신남산 및 기타 식물에서 유래) 쥐, 경구 293 mg/kg 0.293Coumarin Material Safety Data Sheet (MSDS)  실로시빈 (환각버섯에서 유래) 쥐, 경구 280 mg/kg 0.280 염산 (HCl) 쥐, 경구 238–277 mg/kg 0.238 케타민 쥐, 복강내 229 mg/kg 0.229 카페인 쥐, 경구 192 mg/kg 0.192 삼산화 이비소 () 쥐, 경구 185–6,400 mg/kg 0.185–6.4 아질산 나트륨 () 쥐, 경구 180 mg/kg 0.18 메틸렌디옥시메스암페타민 (MDMA) 쥐, 경구 160 mg/kg 0.18 초산 우라늄 이수화물 () 쥐, 경구 136 mg/kg 0.136 디클로로다이페닐트라이클로로에테인 (DDT) 쥐, 경구 135 mg/kg 0.135 우라늄 (U) 쥐, 경구 114 mg/kg (추정) 0.114 비소프롤롤 쥐, 경구 100 mg/kg 0.1 코카인 쥐, 경구 96 mg/kg 0.096 염화 코발트(II) () 쥐, 경구 80 mg/kg 0.08 산화 카드뮴 (CdO) 쥐, 경구 72 mg/kg 0.072Safety (MSDS) data for cadmium oxide 티오펜탈 나트륨 (독살형에 사용) 쥐, 경구 64 mg/kg 0.064 데메톤-S-메틸 쥐, 경구 60 mg/kg 0.060 메스암페타민 쥐, 복강내 57 mg/kg 0.057 플루오린화 나트륨 (NaF) 쥐, 경구 52 mg/kg 0.052 니코틴 쥐 및 랫트, 경구
인간, 흡연 50 mg/kg 0.05 펜타보란 인간, 경구 50 mg/kg 0.05 캡사이신 쥐, 경구 47.2 mg/kg 0.0472 비타민 D3 (콜레칼시페롤) 쥐, 경구 37 mg/kg 0.037 피페리딘 (후추에서 유래) 쥐, 경구 30 mg/kg 0.030 헤로인 (다이아모르핀) 쥐, 정맥내 21.8 mg/kg 0.0218 리세르그산 다이에틸아마이드 (LSD) 쥐, 정맥내 16.5 mg/kg 0.0165Erowid LSD (Acid) Vault : Fatalities / Deaths . Erowid.org. Retrieved on 2013-07-17. 삼산화 비소 () 쥐, 경구 14 mg/kg 0.014 금속 비소 (As) 쥐, 복강내 주사 13 mg/kg 0.013코니인 (독당근에서 유래)쥐, 정맥내8 mg/kg0.008 사이안화 나트륨 (NaCN) 쥐, 경구 6.4 mg/kg 0.0064 클로로톡신 (CTX, 전갈목에서 유래) 쥐 4.3 mg/kg 0.0043 사이안화 수소 (HCN) 쥐, 경구 3.7 mg/kg 0.0037 카펜타닐 쥐, 정맥내 3.39 mg/kg 0.00339 가지과 속의 니코틴 쥐, 경구 3.3 mg/kg 0.0033 백린 (P) 쥐, 경구 3.03 mg/kg 0.00303 스트리크닌 (호미자나무에서 유래) 인간, 경구 1–2 mg/kg (추정) 0.001–0.002INCHEM: Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations: Strychnine . 아코니틴 (바꽃 및 관련 종에서 유래) 인간, 경구 1–2 mg/kg 0.001–0.002 염화 수은(II) () 쥐, 경구 1 mg/kg 0.001 칸타리딘 (가뢰과에서 유래) 인간, 경구 500 μg/kg 0.0005 아플라톡신 B1 (누룩곰팡이 곰팡이에서 유래) 쥐, 경구 480 μg/kg 0.00048 플루토늄 (Pu) 개, 정맥내 320 μg/kg 0.00032 부포톡신 (두꺼비속 두꺼비에서 유래) 고양이, 정맥내 300 μg/kg 0.0003 브로디파쿰 쥐, 경구 270 μg/kg 0.00027 세슘-137 () 쥐, 비경구 21.5 μCi/g 0.000245 [(21.5 μCi/g) × (1000 g/kg) × (0.0114 μg/μCi) = 245 μg/kg]플루오로아세트산 나트륨 ()쥐, 경구220 μg/kg0.00022삼플루오린화 염소 (ClF3)쥐, 피부 흡수178 μg/kg0.000178 사린 쥐, 피하 주사 172 μg/kg 0.000172 로부스톡신 (시드니깔때기그물거미에서 유래) 쥐 150 μg/kg 0.000150 VX 인간, 경구, 흡입, 피부/눈을 통한 흡수 140 μg/kg (추정) 0.00014 브라질떠돌이거미 독액 쥐, 피하 134 μg/kg 0.000134Venomous Animals and their Venoms, vol. III, ed. Wolfgang Bücherl and Eleanor Buckley 아마톡신 (알광대버섯 버섯에서 유래) 인간, 경구 100 μg/kg 0.0001다이메틸수은 ()인간, 경피50 μg/kg0.000050TBPO (t-부틸-바이사이클로포스페이트)쥐, 정맥내36 μg/kg0.000036 펜타닐 원숭이 30 μg/kg 0.00003 내륙타이판 독액 쥐, 피하 25 μg/kg 0.000025LD50 for various snakes . Seanthomas.net. Retrieved on 2013-07-17. 리친 (피마자 식물에서 유래) 쥐, 복강내  쥐, 경구 22 μg/kg  20–30 mg/kg 0.000022  0.02 2,3,7,8-테트라클로로다이벤조다이옥신 (TCDD, 고엽제에 함유) 쥐, 경구 20 μg/kg 0.00002 파란고리문어속의 테트로도톡신 정맥내 8.2 μg/kg 0.0000082 CrTX-A (라스톤입방해파리 독액에서 유래) 가재, 복강내 5 μg/kg 0.000005 라트로톡신 (과부거미 독액에서 유래) 쥐 4.3 μg/kg 0.0000043에피바티딘 (에피페도바테스 안토니 독화살개구리에서 유래)쥐, 정맥내1.46-13.98 μg/kg0.00000146 바트라코톡신 (독화살개구리과에서 유래) 인간, 피하 주사 2–7 μg/kg (추정) 0.000002아브린 (홍두에서 유래)쥐, 정맥내인간, 흡입인간, 경구0.7 μg/kg3.3 μg/kg10–1000 μg/kg0.00000070.00000330.00001–0.001삭시톡신 (특정 해양 와편모충류에서 유래)인간, 정맥내인간, 경구0.6 μg/kg5.7 μg/kg0.00000060.0000057 태평양 시구아톡신-1 (시구아테라 어류에서 유래) 쥐, 복강내 250 ng/kg 0.00000025팔리톡신 (팔리토아 산호에서 유래)쥐, 정맥내45 ng/kg2.3–31.5 μg/kg0.0000000450.0000023 마이토톡신 (시구아테라 어류에서 유래) 쥐, 복강내 주사 50 ng/kg 0.00000005 폴로늄-210 () 인간, 흡입 10 ng/kg (추정) 0.00000001Topic 2 Toxic Chemicals and Toxic Effects  디프테리아 독소 (코리네박테리움에서 유래) 쥐 10 ng/kg 0.00000001 시가 독소 (이질균 박테리아에서 유래) 쥐 2 ng/kg 0.000000002 파상풍 독소 (클로스트리디움 테타니에서 유래) 쥐 2 ng/kg 0.000000002 보툴리눔 독소 (클로스트리디움 보툴리눔에서 유래) 인간, 경구, 주사, 흡입 1 ng/kg (추정) 0.000000001 이온화 방사선 인간, 조사 3–5 그레이 (Gray) —

 독성 척도 
섬네일|700px| 반수 치사량 LD50의 상용로그의 음수()를 포함하는 11개 자릿수 범위의 선형 독성 척도. 물은 가장 낮은 독성 척도(1)를 가지며, 독성 척도는 보툴리눔 독소(12)가 가장 높다.

LD50 값은 매우 넓은 범위를 가진다. 알려진 가장 독성이 강한 물질인 보툴리눔 독소는 1 ng/kg의 LD50 값을 가지는 반면, 가장 독성이 없는 물질인 물은 90 g/kg 이상의 LD50 값을 가진다. 이는 약 1000억분의 1, 즉 11자릿수의 차이이다. 여러 자릿수만큼 다른 모든 측정값과 마찬가지로, 로그 스케일로 보는 것이 바람직하다. 잘 알려진 예로는 지진 규모, 수용액의 산성 또는 염기성 특성을 측정하는 pH 값, 데시벨로 표시되는 소리 크기가 있다. 이 경우, 체중 kg당으로 표준화된 LD50 값의 음의 상용로그()를 고려한다.

발견된 무차원 값은 독소 척도에 입력할 수 있다. 기준 물질인 물은 음의 로그 독소 척도에서 거의 1이다.

 절차 
LD50을 도출하기 위해 여러 절차가 정의되었다. 가장 초기 절차는 트레반이 1927년에 개발한 "전통적인" 절차로, 40마리 이상의 동물을 필요로 한다. 1984년에 제안된 고정 용량 절차는 정의된 용량으로 투여하고 독성 징후를 관찰하여(사망을 요구하지 않고) 독성 수준을 추정한다. 1985년에 제안된 상하향 절차(up-and-down procedure)는 한 번에 한 마리의 동물에게만 투여하면서 LD50 값을 산출한다.

 같이 보기 
 동물 실험
 리드-뮤엔치 방법
 "약인지 독인지 결정하는 것은 용량이다" – 어떤 물질이든 많은 양은 치명적이라는 독성학적 격언

 다른 독성 측정치 

 IDLH
 특정 안전 계수
 치료유효량
 보호 지수
 반수 독성 용량 (TD50)
 최저 치사량 (LDLo)
 EC50 (절반 최대 유효 농도)
 IC50 (절반 최대 억제 농도)
 드레이즈 테스트
 지시적 한계값
 무관찰 유해 영향 수준 (NOAEL)
 최저 관찰 유해 영향 수준 (LOAEL)

 관련 측정치 
 TCID50 조직 배양 감염 용량
 플라크 형성 단위 (pfu)

 각주 

 참고 문헌 



 외부 링크 
 캐나다 직업보건안전센터 

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분류:사인별 죽음
분류:동물 실험
분류:의학에서의 수학