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.

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.

 독성 척도 
thumb|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 

분류:독물학
분류:사인별 죽음
분류:동물 실험
분류:의학에서의 수학