Střední smrtelná dávka - Median lethal dose
V toxikologie , na střední letální dávky , LD 50 (zkratka pro „ letální dávky , 50%“), LC 50 (letální koncentrace, 50%), nebo LCT 50 je mírou letální dávky části toxinu , záření , nebo patogenu . Hodnota LD 50 pro látku je dávka potřebná k zabití poloviny členů testované populace po specifikovaném trvání testu. Údaje LD 50 se často používají jako obecný ukazatel akutní toxicity látky . Nižší LD 50 je indikativní pro zvýšenou toxicitu.
Test vytvořil JW Trevan v roce 1927. Termín semiletální dávka se občas používá ve stejném smyslu, zejména s překlady cizojazyčného textu, ale může také odkazovat na subletální dávku. LD 50 se obvykle stanoví testy na zvířatech, jako jsou laboratorní myši . V roce 2011 schválil americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv alternativní metody k LD 50 pro testování kosmetického léku Botox bez testů na zvířatech.
Konvence
LD 50 je obvykle vyjádřen jako hmotnost látky podané na jednotku hmotnosti testovaného subjektu, obvykle jako miligramy látky na kilogram tělesné hmotnosti, někdy také uváděné jako nanogramy (vhodné pro botulinum ), mikrogramy nebo gramy (vhodné pro paracetamol ) za kilogram. Uvedení tímto způsobem umožňuje porovnat relativní toxicitu různých látek a normalizuje kolísání velikosti vystavených zvířat (ačkoli toxicita se ne vždy mění jednoduše podle tělesné hmotnosti). Pro látky v životním prostředí, jako jsou jedovaté páry nebo látky ve vodě, které jsou toxické pro ryby, se používá koncentrace v životním prostředí (na metr krychlový nebo na litr) s hodnotou LC 50 . V tomto případě je však doba expozice důležitá (viz níže).
Volba 50% letality jako měřítka zamezuje nejednoznačnosti provádění měření v extrémech a snižuje množství požadovaného testování. To však také znamená, že LD 50 není smrtelná dávka pro všechny subjekty; některé může zabít mnohem méně, zatímco jiné přežijí dávky mnohem vyšší než LD 50 . Pro specifické účely se příležitostně používají opatření jako "LD 1 " a "LD 99 " (dávka nutná k usmrcení 1% respektive 99% testované populace).
Smrtelná dávka se často liší v závislosti na způsobu podání ; například mnoho látek je při orálním podání méně toxických než při intravenózním podání. Z tohoto důvodu jsou údaje LD 50 často způsobilé pro způsob podávání, např. „LD 50 iv“
Příslušná množství LD 50 /30 nebo LD 50 / R60 jsou používány se odkazovat na dávku, která bez léčby bude letální pro 50% populace v (v tomto pořadí), 30 nebo 60 dní. Tato opatření se používají častěji ve fyzice radiačního zdraví , protože přežití po 60 dnech obvykle vede k zotavení.
Srovnatelné měření je LCt 50 , které se týká smrtelné dávky z expozice, kde C je koncentrace a t je čas. Často se vyjadřuje v mg-min/m 3 . ICt 50 je dávka, která způsobí spíše pracovní neschopnost než smrt. Tato opatření se běžně používají k označení srovnávací účinnosti chemických bojových látek a dávkování se obvykle určuje podle rychlosti dýchání (např. Klidový = 10 l/min) pro vdechování nebo míry oděvu pro pronikání kůží. Koncept Ct byl poprvé navržen Fritzem Haberem a je někdy označován jako Haberův zákon , který předpokládá, že expozice 1 minutě 100 mg/m 3 odpovídá 10 minutám 10 mg/m 3 (1 × 100 = 100, stejně jako 10 × 10 = 100).
Některé chemikálie, jako je kyanovodík , se v lidském těle rychle detoxikují a nedodržují Haberův zákon. V těchto případech tedy může být smrtelná koncentrace uvedena jednoduše jako LC 50 a kvalifikována podle doby expozice (např. 10 minut). Tyto bezpečnostní listy pro toxické látky často používají tuto formu termínu, i když podstatou problému následovat Haber zákon.
Pro organismy způsobující onemocnění existuje také opatření známé jako střední infekční dávka a dávkování. Střední infekční dávka (ID 50 ) je počet organismů přijatých osobou nebo testovacím zvířetem kvalifikovaným podle způsobu podání (např. 1 200 org/člověk na orálně). Vzhledem k obtížím při počítání skutečné organismy v dávce, může být infekční dávky vyjádřeny v biologickém testu, jako je například počet LD 50 je do určité testovacího zvířete. V biologické válce je infekční dávkování počet infekčních dávek na metr krychlový vzduchu krát počet minut expozice (např. ICt 50 je 100 středních dávek - min/m 3 ).
Omezení
Jako měřítko toxicity je LD 50 poněkud nespolehlivý a výsledky se mohou mezi testovacími zařízeními značně lišit v důsledku faktorů, jako jsou genetické vlastnosti populace vzorku, testované druhy zvířat, faktory prostředí a způsob podávání.
I mezi druhy může existovat velká variabilita; co je relativně bezpečné pro krysy, může být velmi toxické pro člověka ( srov. toxicita paracetamolu ) a naopak. Například o čokoládě, relativně neškodné pro člověka, je známo, že je toxická pro mnoho zvířat . Při použití k testování jedu od jedovatých tvorů, jako jsou hadi , mohou být výsledky LD 50 zavádějící kvůli fyziologickým rozdílům mezi myšmi, krysami a lidmi. Mnoho jedovatých hadů je specializovaných predátorů na myších a jejich jed může být upraven specificky tak, aby myši byl neschopný; a mongoózy mohou být výjimečně odolné. Zatímco většina savců má velmi podobnou fyziologii, výsledky LD 50 mohou, ale nemusí mít stejný vliv na každý druh savce, jako jsou lidé atd.
Příklady
Poznámka: Srovnání látek (zejména léčiv) mezi sebou pomocí LD 50 může být v mnoha případech zavádějící kvůli (částečně) rozdílům v účinné dávce (ED 50 ). Proto je užitečnější porovnat takové látky podle terapeutického indexu , což je jednoduše poměr LD 50 k ED 50 .
Následující příklady jsou uvedeny s odkazem na hodnoty LD 50 v sestupném pořadí a případně s hodnotami LC 50 , {bracketed}.
Látka | Zvíře, cesta | LD 50 {LC 50 } |
LD 50 : g/kg {LC 50 : g/L} standardizováno |
Odkaz |
---|---|---|---|---|
Voda | krysa, orální | 90 000 mg/kg | 90 | |
Sacharóza (stolní cukr) | krysa, orální | 29 700 mg/kg | 29.7 | |
Glukóza (krevní cukr) | krysa, orální | 25 800 mg/kg | 25.8 | |
Glutamát sodný (MSG) | krysa, orální | 16 600 mg/kg | 16.6 | |
Stevioside (ze stévie ) | myši a krysy, orální | 15 000 mg/kg | 15 | |
Benzín (benzín) | krysa | 14 063 mg/kg | 14.0 | |
Vitamín C (kyselina askorbová) | krysa, orální | 11 900 mg/kg | 11.9 | |
Glyfosát (isopropylaminová sůl) | krysa, orální | 10 537 mg/kg | 10,537 | |
Laktóza (mléčný cukr) | krysa, orální | 10 000 mg/kg | 10 | |
Aspartam | myši, orální | 10 000 mg/kg | 10 | |
Močovina | krysa, orální | 8 471 mg/kg | 8,471 | |
Kyselina kyanurová | krysa, orální | 7 700 mg/kg | 7.7 | |
Sulfid kademnatý | krysa, orální | 7 080 mg/kg | 7.08 | |
Ethanol (obilný alkohol) | krysa, orální | 7 060 mg/kg | 7.06 | |
Kyselina isopropylmethylfosfonová sodná (IMPA, metabolit sarinu ) | krysa, orální | 6 860 mg/kg | 6,86 | |
Melamin | krysa, orální | 6 000 mg/kg | 6 | |
Taurin | krysa, orální | 5 000 mg/kg | 5 | |
Melamin kyanurát | krysa, orální | 4 100 mg/kg | 4.1 | |
Fruktóza (ovocný cukr) | krysa, orální | 4 000 mg/kg | 4 | |
Molybdenan sodný | krysa, orální | 4 000 mg/kg | 4 | |
Chlorid sodný (kuchyňská sůl) | krysa, orální | 3 000 mg/kg | 3 | |
Paracetamol (acetaminofen) | krysa, orální | 1 944 mg/kg | 1,944 | |
Delta-9-tetrahydrokanabinol (THC) | krysa, orální | 1270 mg/kg | 1,27 | |
Kanabidiol (CBD) | krysa, orální | 980 mg/kg | 0,98 | |
Methanol | člověk, orál | 810 mg/kg | 0,81 | |
Arsen | krysa, orální | 763 mg/kg | 0,763 | |
Ibuprofen | krysa, orální | 636 mg/kg | 0,636 | |
Formaldehyd | krysa, orální | 600–800 mg/kg | 0,6 | |
Solanin (hlavní alkaloid v několika rostlinách v Solanaceae, mezi nimi Solanum tuberosum ) | krysa, orální (2,8 mg/kg člověk, orální) | 590 mg/kg | 0,590 | |
Alkyldimethylbenzalkoniumchlorid (ADBAC) | krysa, orální ryba, ponoření vodních bezobratlých, ponoření |
304,5 mg/kg {0,28 mg/L} {0,059 mg/L} |
0,3045 { 0,00028 } {0,000059} |
|
Coumarin ( benzopyron , z Cinnamomum aromaticum a dalších rostlin) | krysa, orální | 293 mg/kg | 0,293 | |
Psilocybin (z kouzelných hub ) | myš, orál | 280 mg/kg | 0,280 | |
Kyselina chlorovodíková | krysa, orální | 238–277 mg/kg | 0,238 | |
Ketamin | krysa, intraperitoneální | 229 mg/kg | 0,229 | |
Aspirin (kyselina acetylsalicylová) | krysa, orální | 200 mg/kg | 0,2 | |
Kofein | krysa, orální | 192 mg/kg | 0,192 | |
Sulfid arsenitý | krysa, orální | 185–6 400 mg/kg | 0,185–6,4 | |
Dusitan sodný | krysa, orální | 180 mg/kg | 0,18 | |
Methylenedioxymethamphetamin (MDMA, extáze) | krysa, orální | 160 mg/kg | 0,18 | |
Uranylacetát dihydrát | myš, orál | 136 mg/kg | 0,136 | |
Dichlorodifenyltrichlorethan (DDT) | myš, orál | 135 mg/kg | 0,135 | |
Uran | myši, orální | 114 mg/kg (odhad) | 0,114 | |
Bisoprolol | myš, orál | 100 mg/kg | 0,1 | |
Kokain | myš, orál | 96 mg/kg | 0,096 | |
Chlorid kobaltnatý | krysa, orální | 80 mg/kg | 0,08 | |
Oxid kademnatý | krysa, orální | 72 mg/kg | 0,072 | |
Thiopental sodný (používá se ve smrtící injekci ) | krysa, orální | 64 mg/kg | 0,064 | |
Demeton-S-methyl | krysa, orální | 60 mg/kg | 0,060 | |
Metamfetamin | krysa, intraperitoneální | 57 mg/kg | 0,057 | |
Fluorid sodný | krysa, orální | 52 mg/kg | 0,052 | |
Nikotin | myš a krysa, orální
člověk, kouření |
50 mg/kg | 0,05 | |
Pentaboran | člověk, orál | 50 mg/kg | 0,05 | |
Kapsaicin | myš, orál | 47,2 mg/kg | 0,0472 | |
Vitamín D3 (cholekalciferol) | krysa, orální | 37 mg/kg | 0,037 | |
Piperidin (z černého pepře ) | krysa, orální | 30 mg/kg | 0,030 | |
Heroin (diamorfin) | myš, intravenózní | 21,8 mg/kg | 0,0218 | |
Diethylamid kyseliny lysergové (LSD) | krysa, nitrožilní | 16,5 mg/kg | 0,0165 | |
Oxid arsenitý | krysa, orální | 14 mg/kg | 0,014 | |
Kovový arsen | krysa, intraperitoneální | 13 mg/kg | 0,013 | |
Kyanid sodný | krysa, orální | 6,4 mg/kg | 0,0064 | |
Chlorotoxin (CTX, od štírů ) | myši | 4,3 mg/kg | 0,0043 | |
Kyanovodík | myš, orál | 3,7 mg/kg | 0,0037 | |
Carfentanil | krysa, nitrožilní | 3,39 mg/kg | 0,00339 | |
Nikotin (z různých rodů Solanaceae ) | myši, orální | 3,3 mg/kg | 0,0033 | |
Bílý fosfor | krysa, orální | 3,03 mg/kg | 0,00303 | |
Strychnin (ze Strychnos nux-vomica ) | člověk, orál | 1–2 mg/kg (odhad) | 0,001–0,002 | |
Chlorid rtuťnatý | krysa, orální | 1 mg/kg | 0,001 | |
Nikotin | člověk, orál | 0,8 mg/kg (odhad) | 0,0008 | |
Cantharidin (z puchýřů ) | člověk, orál | 500 μg/kg | 0,0005 | |
Aflatoxin B1 (z formy Aspergillus flavus ) | krysa, orální | 480 μg/kg | 0,00048 | |
Plutonium | pes, nitrožilní | 320 μg/kg | 0,00032 | |
Amatoxin (z hub Amanita phalloides ) | krysa | 300-700 μg/kg | 0,0007 | |
Bufotoxin (z ropuch Bufo ) | kočka, nitrožilní | 300 μg/kg | 0,0003 | |
Cesium-137 | myš, parenterální | 21,5 μCi/g | 0,000245 | |
Fluoroacetát sodný | krysa, orální | 220 μg/kg | 0,00022 | |
Sarin | myš, subkutánní injekce | 172 μg/kg | 0,000172 | |
Robustoxin (ze Sydney trychtýř-web pavouk ) | myši | 150 μg/kg | 0,000150 | |
VX | člověk, orálně, vdechnutí, absorpce kůží/očima | 140 μg/kg (odhad) | 0,00014 | |
Venom brazilského putujícího pavouka | krysa, podkožní | 134 μg/kg | 0,000134 | |
Aconitin (z Aconitum napellus a příbuzných druhů) | krysa, nitrožilní | 80 μg/kg | 0,000080 | |
Dimethylrtuť | lidské, transdermální | 50 μg/kg | 0,000050 | |
TBPO (t-butyl-bicyklofosfát) | myš, intravenózní | 36 μg/kg | 0,000036 | |
Fentanyl | opice | 30 μg/kg | 0,00003 | |
Venom vnitrozemského Taipanu (australský had) | krysa, podkožní | 25 μg/kg | 0,000025 | |
Ricin (z rostliny ricinového oleje ) | krysa, intraperitoneální krysa, orální |
22 μg/kg 20–30 mg/kg |
0,000022 0,02 |
|
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzodioxin (TCDD, v Agent Orange ) | krysa, orální | 20 μg/kg | 0,00002 | |
Tetrodotoxin z chobotnice s modrými kroužky | intravenózní | 8,2 μg/kg | 0,0000082 | |
CrTX-A (z krabičkového jedu medúzy Carybdea rastonii ) | rak, intraperitoneální | 5 μg/kg | 0,000005 | |
Latrotoxin (z jedu vdovy ) | myši | 4,3 μg/kg | 0,0000043 | |
Epibatidin (z jedovaté šipkové žáby Epipedobates anthonyi ) | myš, intravenózní | 1,46-13,98 μg/kg | 0,00000146 | |
Batrachotoxin (z jedovaté šipky ) | lidská subkutánní injekce | 2–7 μg/kg (odhad) | 0,000002 | |
Abrin (z růžence hrachu ) | myši, intravenózně
člověk, inhalace člověk, orál |
0,7 μg/kg
3,3 μg/kg 10–1 000 μg/kg |
0,0000007
0,0000033 0,00001–0,001 |
|
Saxitoxin (z některých mořských dinoflagelátů ) | člověk, nitrožilně
člověk, orál |
0,6 μg/kg
5,7 μg/kg |
0,0000006
0,0000057 |
|
Pacific Ciguatoxin -1 (z ciguaterických ryb ) | myši, intraperitoneální | 250 ng /kg | 0,00000025 | |
Palytoxin (z Palythoa coral) | myš, intravenózní | 45 ng/kg
2,3–31,5 μg/kg |
0,000000045
0,0000023 |
|
Maitotoxin (z ciguateric ryby ) | myš, intraperitoneální | 50 ng /kg | 0,00000005 | |
Polonium-210 | člověk, inhalace | 10 ng/kg (odhad) | 0,00000001 | |
Toxin záškrtu (z Corynebacterium ) | myši | 10 ng/kg | 0,00000001 | |
Shiga toxin (z bakterií Shigella ) | myši | 2 ng/kg | 0,000000002 | |
Tetanospasmin (od Clostridium tetani ) | myši | 2 ng/kg | 0,000000002 | |
Botulotoxin (z Clostridium botulinum ) | lidské, orální, injekční, inhalační | 1 ng/kg (odhad) | 0,000000001 | |
Ionizující radiace | člověk, ozařování | 5 Gy |
Jedovatá stupnice
Hodnoty LD 50 mají velmi široký rozsah. Botulotoxinu jako nejvíce toxické látky známé má LD 50 hodnotu 1 ng / kg, zatímco nejvíce netoxická látka voda má LD 50 hodnotu více než 90 g / kg. To je rozdíl asi 1 ze 100 miliard neboli 11 řádů. Jako u všech naměřených hodnot, které se liší o mnoho řádů, je vhodné logaritmické zobrazení. Známými příklady jsou indikace síly zemětřesení pomocí Richterovy stupnice , hodnoty pH , jako měřítka kyselého nebo zásaditého charakteru vodného roztoku nebo hlasitosti v decibelech . V tomto případě je záporný desítkový logaritmus hodnot LD 50 , který je standardizován v kg na kg tělesné hmotnosti, považován za −log 10 (LD 50 ) .
Nalezenou bezrozměrnou hodnotu lze zadat v toxinové stupnici. Voda jako základní látka je úhledně 1 v měřítku negativního logaritmického toxinu.
Obavy z práv zvířat
Skupiny pro práva zvířat a dobré životní podmínky zvířat , jako je Animal Rights International, se postavily proti testování LD 50 na zvířatech. Několik zemí, včetně Velké Británie , přijalo opatření k zákazu ústního LD 50 a Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD) zrušila požadavek na ústní test v roce 2001 (viz Test Guideline 401, Trends in Pharmacological Sciences Vol. 22, 22. února 2001).
Viz také
- Testování na zvířatech
- Metoda Reed-Muench
- Dávka činí jed ( latinsky : sola dosis facit venenum) , toxikologické přísloví z Paracelsus, že vysoké množství jakékoli látky je smrtelné, například vody.
Jiná opatření toxicity
- IDLH
- Určitý bezpečnostní faktor
- Terapeutický index
- Ochranný index
- Postup fixní dávky pro odhad LD50
- Střední toxická dávka (TD50)
- Nejnižší publikovaná toxická koncentrace (TCLo)
- Nejnižší publikovaná smrtící dávka (LDLo)
- EC 50 (polovina maximální efektivní koncentrace)
- IC 50 (poloviční maximální inhibiční koncentrace)
- Draize test
- Orientační mezní hodnota
- Úroveň bez pozorovaných nežádoucích účinků (NOAEL)
- Nejnižší úroveň pozorovaného nepříznivého účinku (LOAEL)
- Postup nahoru a dolů
Související opatření
- Infekční dávkování TCID 50 pro tkáňové kultury
- EID 50 Vaječné infekční dávkování
- Smrtelné dávkování vajec ELD 50
- Jednotky tvořící plak (pfu)
Reference
externí odkazy
- Kanadské centrum pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci
- Lipnick RL, Cotruvo JA, Hill RN, Bruce RD, Stitzel KA, Walker AP, et al. (Březen 1995). „Porovnání nahoru a dolů, konvenčních postupů LD50 a postupů akutní toxicity s pevnou dávkou“. Potravinářská a chemická toxikologie . 33 (3): 223–31. doi : 10,1016/0278-6915 (94) 00136-C . PMID 7896233 .