半數致死量

在毒理學中，半數致死量（Median lethal dose）簡稱LD50（即致死劑量，lethal dose，50%的縮寫）、LC50（致死濃度，lethal concentration，50%）或LCt50（致死濃度毒性，lethal concentration toxic，50%），是衡量有毒物質或輻射等特定物質致死劑量的毒性單位與指標。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。

## 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／千克體重」。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）。

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。

## 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隻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／立方米＂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。

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。
- 菸鹼（尼古丁）對大鼠的口服LD50為50 mg/kg。

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

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

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

維他命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

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

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

碳酸氫鈉／小蘇打 (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

氯化鈉／鹽 (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, 靜脈注射｜2,660 mg/kg1,400 mg/kg1,330 mg/kg｜p.536

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

維他命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

樟腦 (Camphor)｜小鼠, 口服｜1,310 mg/kg｜p.641

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

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/kg160 mg/kg109 mg/kg140 mg/kg｜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/kg340 mg/kg｜p.57

咖啡鹼 (Caffeine)｜大鼠, 口服大鼠, 靜脈注射大鼠, 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

辣椒鹼 (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

亞硝酸鈉 (Sodium Nitrite)｜大鼠, 口服大鼠, 靜脈注射｜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, 靜脈注射｜31.5 mg/kg9.8 mg/kg10.7 mg/kg｜p.278

菸鹼 (Nicotine)｜小鼠, 口服小鼠, 皮下注射小鼠, 靜脈注射｜24 mg/kg16 mg/kg7.1 mg/kg

氰化鉀 (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

秋水仙鹼 (Colchicine)｜大鼠, 腹腔注射大鼠, 靜脈注射｜6.1 mg/kg1.6 mg/kg

黃麴毒素 (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/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, 靜脈注射｜0.435 mg/kg0.008 mg/kg0.008 mg/kg0.009 mg/kg｜p.1827

2,3,7,8-四氯二苯並二惡英／戴奧辛 (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, 靜脈注射｜0.002 7 mg/kg

太攀蛇毒素 (Taipoxin)｜小鼠, 靜脈注射｜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

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

破傷風梭菌毒素 (Tetanospasmin)｜小鼠, 腹腔注射｜0.000 001 mg/kg

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

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)

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時｜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｜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｜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｜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｜100 ppm (262 mg/m³)

氟化氫 (Hydrogen Fluoride)｜大鼠, 吸入｜1,276 ppm (1,044 mg/m³)/ 1時｜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)

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

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

芥子氣 (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)

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｜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/千克，而最無毒的物質水的LD50值為90克/千克以上。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值的負十進位對數，其標準單位為每公斤體重的公斤。

- 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。

## 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。

## 外部連結

- Canadian Centre for Occupational Health and Safety