半数致死量

在毒理学中，半数致死量（Median lethal dose）简称LD50（即致死剂量，lethal dose，50%的缩写）、LC50（致死浓度，lethal concentration，50%）或LCt50（致死浓度毒性，lethal concentration toxic，50%），是衡量有毒物质或辐射等特定物质致死剂量的毒性单位与指标。按照医学主题词表（MeSH）的定义，LD50是指“能杀死一半试验总体之有害物质、有毒物质或游离辐射的剂量”。这测试最先由J.W. Trevan于1927年提出。

## 应用惯例

LD50的表达方式通常为有毒物质的质量和试验生物体重之比，例如“毫克／千克体重”。由于不可能直接拿人体做毒性测验，因此大多数致死量的数据来自于大鼠和小鼠，另外也可能使用仓鼠、豚鼠、兔、雪貂、猫、犬、猴、猪、马、蛙、鱼、鸟等实验动物。虽然毒性不一定和体重成正比，但这种表达方式仍有助比较不同物质的相对毒性，以及估计同一物质在不同大小动物之间的毒性剂量。

举例来说，已知酒精对大鼠的口服LD50是9,900 mg/kg (9.9 g/kg)，假设毒性和体重成正比，且酒精对大鼠的毒性等同于对人类的毒性，在不考虑年龄、性别、耐受度等个别体质差异的情况下，那么对60公斤的成人来说，短时间内口服594 g (757 ml) 的酒精能造成一半的受测试者死亡。

应用半数致死这量度方法有助减少量度极端情况所带来的问题，以及减少所需试验次数；然而这亦代表LD50并非对所有试验生物的致死量：有些可能死于远低于LD50的剂量，有些却能在远高于LD50的剂量下生存。在特殊需要下，研究人员亦可能会量度LD1或LD99等指标（即杀死1%或99%试验总体之剂量）。

物质的毒性往往受给予方式影响。一般而言，口服毒性会低于静脉注射的毒性。故此在表达LD50时经常会附带给予方式，例如“LD50 i.v.”代表静脉注射下的LD50。

和LD50相关的两种指标，LD50/30和LD50/60，是分别指在没有治疗的情况下，导致受试总体在30天或60天后半数死亡的剂量。这些指标通常用于描述辐射毒性。

## 限制与缺点

作为一个毒性的指标，LD50在一定程度上有其缺点。测试的结果可受很多因素影响，例如实验品的种类，测试样品的基因特点，环境因素及注射方法等。另一大限制是，LD50只用于测试会导致短时间内死亡的急性中毒，却没有计算长期的影响，比如说，某些毒素会长期影响脑部，到一定程度时也可导致死亡。再者，某些毒素对实验白鼠的影响不大，但可能对人类却非常有害。

在测试有毒生物的毒性时，LD50的结果不一定能绝对反映该毒液对人类的全部影响。例如，某些毒蛇专门猎杀老鼠，它们的毒液里演化出特别针对老鼠的毒素，因此它们对鼠类的毒性比较大，但对人则不一定成正比。故此，LD50可导致误解。

## 其它类似指标

另一种毒性指标，LCt50，包含了浓度(C)和暴露时间(t)的描述，通常以＂毫克·分钟／立方米＂作描述，类似的ICt50则是使半数人员失能的剂量。这两种指标通常作描述化学武器，其毒性亦受呼吸速度和衣着影响。Ct这概念最先由弗里茨·哈伯提出，假设在100 mg/m3下暴露1分钟和10 mg/m3下暴露10分钟是相等的。然而这定律对于一些可以被身体快速分解的物质如氰化氢便不适用；在这种情况下，需要一定的暴露时间才可确定致死量。在环境研究中，LCt亦可用于描述水中的有毒物质。

对于病原体，亦有一种类似的半数感染量（ID50）的概念，是指在某一给予途径下足以令半数受试群体感染的病原体数量，例如口服1200个病原体／人。因为病原体数量难以量度，感染量亦会以对不同动物的LD50表达。对于生物武器的感染量，亦可以ICt50表达。

对于化疗药物，化疗指数（CI）是评价化疗药物安全性的指标。一般以动物半数致死量（LD50）和治疗感染动物的半数有效量（ED50）的比值表示，即CI＝LD50/ED50；化疗指数愈大，表明药物毒性愈小，相对较安全，但并非绝对安全，如化疗指数高的青霉素可致过敏性休克。

## 数据

- 乙醇对年轻和年老大鼠的口服LD50分别为10.6 g/kg和7.06 g/kg。
- 烟碱（尼古丁）对大鼠的口服LD50为50 mg/kg。

物质｜动物, 途径｜半数致死量（LD50）｜参考文献

水｜大鼠, 口服｜>90,000 mg/kg

蔗糖 (Sucrose)｜大鼠, 口服｜29,700 mg/kg｜p.2478

L-麸酸钠／味精 (Monosodium Glutamate)｜大鼠, 口服｜16,600 mg/kg｜p.2573

维他命C (Vitamin C)｜大鼠, 口服｜11,900 mg/kg｜p.310

乙醇／酒精 (Ethyl Alcohol)｜大鼠, 口服｜9,900 mg/kg｜p.385

碳酸钙 (Calcium Carbonate)｜大鼠, 口服｜6,450 mg/kg｜p.635

次氯酸钠 (Sodium Hypochlorite)｜小鼠, 口服｜5,800 mg/kg｜p.2971

碳酸氢钠／小苏打 (Sodium Bicarbonate)｜大鼠, 口服｜4,220 mg/kg｜p.2413

乙酸／醋酸 (Acetic Acid)｜大鼠, 口服｜3,530 mg/kg

薄荷醇 (Menthol)｜大鼠, 口服｜3,180 mg/kg｜p.2108

氯化钠／盐 (Sodium Chloride)｜大鼠, 口服｜3,000 mg/kg｜p.3238

硼酸 (Boric Acid)｜大鼠, 口服大鼠, 皮下注射大鼠, 静脉注射｜2,660 mg/kg1,400 mg/kg1,330 mg/kg｜p.536

乙酰氨酚 (Acetaminophen)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射｜2,400 mg/kg1,205 mg/kg｜p.1994

维他命A (Vitamin A)｜大鼠, 口服｜2,000 mg/kg

香草醛 (Vanillin)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射大鼠, 皮下注射｜1,580 mg/kg1,160 mg/kg1,500 mg/kg｜p.3364

樟脑 (Camphor)｜小鼠, 口服｜1,310 mg/kg｜p.641

可可碱 (Theobromine)｜大鼠, 口服狗, 口服｜950 mg/kg300 mg/kg

吗啡 (Morphine)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射大鼠, 皮下注射大鼠, 静脉注射｜335 mg/kg160 mg/kg109 mg/kg140 mg/kg｜p.2576

乙酰水杨酸／阿斯匹灵 (Acetylsalicylic Acid)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射｜200 mg/kg340 mg/kg｜p.57

咖啡碱 (Caffeine)｜大鼠, 口服大鼠, 静脉注射大鼠, 皮下注射｜192 mg/kg105 mg/kg170 mg/kg｜p.666

苯巴比妥 (Phenobarbital)｜大鼠, 口服｜162 mg/kg

辣椒碱 (Capsaicin)｜大鼠♂, 口服大鼠♀, 口服｜161 mg/kg148 mg/kg

巴拉刈／百草枯 (Paraquat)｜小鼠, 口服｜120 mg/kg｜p.2819

DDT｜大鼠, 口服｜100 mg/kg

亚硝酸钠 (Sodium Nitrite)｜大鼠, 口服大鼠, 静脉注射｜85 mg/kg65 mg/kg｜p.3266

三氧化二砷／砒霜 (Arsenic Trioxide)｜小鼠, 口服小鼠, 皮下注射小鼠, 静脉注射｜31.5 mg/kg9.8 mg/kg10.7 mg/kg｜p.278

烟碱 (Nicotine)｜小鼠, 口服小鼠, 皮下注射小鼠, 静脉注射｜24 mg/kg16 mg/kg7.1 mg/kg

氰化钾 (Potassium Cyanide)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射大鼠, 皮下注射｜5 mg/kg4 mg/kg9 mg/kg｜p.2758

秋水仙碱 (Colchicine)｜大鼠, 腹腔注射大鼠, 静脉注射｜6.1 mg/kg1.6 mg/kg

黄曲毒素 (Aflatoxin B1)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射｜4.8 mg/kg6 mg/kg｜p.89

番木虌碱 (Strychnine)｜大鼠, 口服大鼠, 腹腔注射大鼠, 皮下注射大鼠, 静脉注射｜2.35 mg/kg1.10 mg/kg1.20 mg/kg0.582 mg/kg｜p.3025

白喉毒素 (Diphtheria Toxin)｜小鼠, 皮下注射｜1.6 mg/kg

河豚毒素 (Tetrodotoxin)｜小鼠, 口服小鼠, 腹腔注射小鼠, 皮下注射小鼠, 静脉注射｜0.435 mg/kg0.008 mg/kg0.008 mg/kg0.009 mg/kg｜p.1827

2,3,7,8-四氯二苯并二恶英／戴奥辛 (2,3,7,8-TCDD)｜大鼠, 口服｜0.043 mg/kg｜p.305

百日咳毒素 (Pertussis Toxin)｜小鼠, 腹腔注射｜0.015 mg/kg

VX｜大鼠, 口服小鼠, 皮下注射｜0.012 mg/kg0.022 mg/kg

蓖麻毒素 (Ricin)｜小鼠, 静脉注射｜0.002 7 mg/kg

太攀蛇毒素 (Taipoxin)｜小鼠, 静脉注射｜0.002 mg/kg

箭毒蛙毒素 (Batrachotoxin)｜小鼠, 腹腔注射小鼠, 皮下注射｜0.002 mg/kg0.002 mg/kg

刺尾鱼毒素 (Maitotoxin)｜小鼠, 腹腔注射｜0.000 13 mg/kg

破伤风梭菌毒素 (Tetanospasmin)｜小鼠, 腹腔注射｜0.000 001 mg/kg

肉毒杆菌毒素 (Botulinum Toxin A)｜小鼠, 腹腔注射｜0.000 001 2 mg/kg

物质｜动物, 途径｜半数致死浓度 (LC50)｜参考文献｜立即威胁生命健康浓度 (IDLH)

二氟二氯甲烷 (Dichlorodifluoromethane)｜小鼠, 吸入｜760,000 ppm (3,758,348 mg/m³)/ 30分｜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｜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时｜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时｜700 ppm (3,820 mg/m³)

三氯甲烷／氯仿／哥罗芳 (Chloroform)｜大鼠, 吸入｜9,617 ppm (46,960 mg/m³)/ 4时｜500 ppm (2,441 mg/m³)

四氯化碳 (Carbon Tetrachloride)｜大鼠, 吸入｜8,000 ppm (50,330 mg/m³)/ 4时｜200 ppm (1,258 mg/m³)

二氧化硫 (Sulfur Dioxide)｜大鼠, 吸入｜2,520 ppm (6,603 mg/m³)/ 1时｜100 ppm (262 mg/m³)

氟化氢 (Hydrogen Fluoride)｜大鼠, 吸入｜1,276 ppm (1,044 mg/m³)/ 1时｜30 ppm (24.5 mg/m³)

甲醛 (Formaldehyde)｜大鼠, 吸入｜815 ppm (1,000 mg/m³)/ 30分｜20 ppm (24.5 mg/m³)

二氧化氮 (Nitrogen Dioxide)｜大鼠, 吸入｜138 ppm (260 mg/m³)/ 30分｜20 ppm (37.6 mg/m³)

氯气 (Chlorine)｜大鼠, 吸入｜293 ppm (850 mg/m³)/ 1时｜10 ppm (29.0 mg/m³)

光气 (Phosgene)｜大鼠, 吸入｜340 ppm (1,375 mg/m³)/ 30分｜2 ppm (8.09 mg/m³)

芥子气 (Sulfur Mustard)｜大鼠, 吸入｜15.4 ppm (100 mg/m³)/ 10分｜0.108 ppm (0.7 mg/m³)

沙林 (Sarin)｜大鼠, 吸入｜26.2 ppm (150 mg/m³)/ 10分｜0.017 5 ppm (0.1 mg/m³)

塔崩 (Tabun)｜大鼠, 吸入｜45.9 ppm (304 mg/m³)/ 10分｜0.015 1 ppm (0.1 mg/m³)

环沙林 (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｜0.006 79 ppm (0.05 mg/m³)

VX｜小鼠, 吸入｜0.366-1.19 ppm (4–13 mg/m³)/ 10分｜0.000 27 ppm (0.003 mg/m³)

## 毒物表

半数致死量LD50值的范围非常大。肉毒杆菌毒素作为已知毒性最强的物质，其LD50值为1纳克/千克，而最无毒的物质水的LD50值为90克/千克以上。这相差约千亿分之一或11个数量级。与所有相差很多数量级的测量值一样，建议采用对数的观点。著名的例子是用里氏标尺来表示地震强度，或者用pH值来衡量水溶液的酸性或碱性。在这种情况下，可以考虑使用LD50值的负十进制对数，其标准单位为每公斤体重的公斤。

- logLD50对数（公斤/公斤）=值

找到的无因次量可以输入到毒物表中。水作为最重要的物质，在以这种方式获得的毒素表中，其值为1。

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## 争议

动物权利组织一直批评以动物进行LD50测试，特别是一些物质可能令动物在长时间痛苦下死去。一些国家如英国已开始禁止口服LD50测试，而经济合作与发展组织（OECD）亦在2001年废除对口服毒性测试的要求。

## 外部链接

- Canadian Centre for Occupational Health and Safety