半数致死量

毒物学 において、半数致死量（LD50、50 %致死量）、LC50（50%致死濃度）、またはLCt50は、特定の物質の致死量を測定する毒性単位です。[ 1 ]物質のLD50値は、指定された試験期間後に試験対象集団の半数を殺すために必要な用量です。LD50の数値は、物質の急性毒性の一般的な指標として頻繁に使用されます。LD50が低いほど、毒性が強いことを示します

LD 50という用語は、一般的にジョン・ウィリアム・トレヴァンに帰属します。[ 2 ]この試験は1927年にJWトレヴァンによって考案されました。[ 3 ]半致死量という用語は、特に外国語のテキストの翻訳において、同じ意味で時々使用されますが、致死量未満を指すこともあります。LD 50は通常、実験用マウスなどの動物実験によって決定されます。2011年、米国食品医薬品局は、動物実験なしで化粧品薬ボトックスを試験するためのLD 50の代替方法を承認しました。[ 4 ] [ 5 ]

表記法

LD50は通常、試験対象物の単位質量あたりに投与された物質の質量として表され、典型的には体重1キログラムあたりの物質のミリグラムで表されますが、ナノグラム（ボツリヌス毒素の場合）、マイクログラム、またはグラム（パラセタモールの場合）/キログラムと表記されることもあります。このように表記することで、異なる物質の相対的な毒性を比較することができ、曝露された動物のサイズのばらつきを正規化できます（ただし、毒性は必ずしも体重に比例するわけではありません）。有毒な蒸気や魚類に有毒な水中の物質などの環境中の物質については、環境中の濃度（1立方メートルあたりまたは1リットルあたり）が使用され、LC50の値が得られます。ただし、この場合、曝露時間が重要です（下記参照）。

50%致死率を基準値として選択することで、極端な状況での測定に伴う曖昧さを回避し、必要な試験回数を削減できます。しかし、これはLD 50がすべての被験者の致死量ではないことも意味します。LD 50 よりもはるかに少ない量で死亡する被験者もいれば、LD 50よりもはるかに高い量でも生存する被験者もいます。「LD 1」や「LD 99 」（それぞれ試験対象集団の1%または99%を死滅させるのに必要な量）といった指標は、特定の目的で使用されることがあります。[ 6 ]

致死量は投与方法によって異なる場合が多く、例えば多くの物質は経口投与の方が静脈内投与よりも毒性が低くなります。そのため、LD50の数値は投与方法を示すことが多く、例えば「LD50 iv」のように表記されます。

関連する量であるLD 50 /30 またはLD 50 /60 は、治療を行わない場合、それぞれ30日または60日以内に人口の50%が致死となる線量を指すために使用されます。これらの指標は、放射線健康物理学において、電離放射線に関してより一般的に用いられます。60日を超えて生存すると通常は回復するからです。

これに匹敵する測定値に LCt 50があり、これは曝露による致死量に関連し、C は濃度、t は時間です。これは多くの場合、mg-分/m 3で表されます。ICt 50は、死ではなく無力化を引き起こす投与量です。これらの測定値は、化学兵器の相対的有効性を示すために一般的に使用され、投与量は通常、吸入の場合は呼吸数 (例、安静時 = 10 L/分) または皮膚貫通の場合は衣服の厚みによって決まります。Ct の概念は、フリッツ・ハーバーによって初めて提唱され、ハーバーの法則と呼ばれることもあります。これは、100 mg/m 3に 1 分間曝露することは、 10 mg/m 3に 10 分間曝露することと同等であると仮定しています(1 × 100 = 100、10 × 10 = 100 も同様)。

シアン化水素などの化学物質は人体によって急速に解毒されるため、ハーバーの法則に従わないことがあります。このような場合、致死濃度は単にLC 50と表記され、曝露時間（例：10分）によって限定されることがあります。毒性物質の安全データシートでは、物質がハーバーの法則に従う場合でも、この形式の用語が頻繁に使用されます。

病原体には、中間感染量および投与量として知られる指標もあります。中間感染量（ID 50）とは、投与経路によって規定されるヒトまたは試験動物が摂取した微生物の数です（例：経口投与でヒト1人あたり1,200 org/人）。投与量中の実際の微生物数を数えることは困難なため、感染量は、ある試験動物に対するLD 50数などの生物学的検定法で表される場合があります。生物兵器における感染量とは、空気1立方メートルあたりの感染量数と曝露時間（分）の積です（例：ICt 50は100中間量（分/m 3））。

制限

毒性の指標として、LD50はやや信頼性が低く、サンプル集団の遺伝的特性、試験対象動物種、環境要因、投与方法などの要因により、試験施設間で結果が大きく異なる可能性があります。[ 7 ]

種によっても大きなばらつきがあり、ラットにとって比較的安全なものが人間にとって非常に有毒である可能性があり (パラセタモールの毒性を参照 )、その逆も同様です。たとえば、人間にとって比較的無害なチョコレートは、多くの動物にとって有毒であることが知られています。ヘビなどの有毒生物の毒をテストするために使用する場合、マウス、ラット、および人間の生理学的な違いにより、LD 50結果が誤解を招く可能性があります。多くの毒ヘビはマウスを専門に捕食し、その毒はマウスを無力化するように特別に適応している可能性があり、マングースは例外的に抵抗力がある可能性があります。ほとんどの哺乳類は非常によく似た生理学を備えていますが、LD 50 の結果は、人間など、すべての哺乳類種に等しく影響する場合もあれば、そうでない場合もあります。

例

注： LD50で物質（特に薬物）同士を比較することは、有効用量（ED50 ）の違いにより、多くの場合誤解を招く可能性があります。したがって、そのような物質は、 LD50とED50の比である治療係数で比較する方が有用です。[ 8 ]

以下の例は、LD 50値を基準に降順で示されており、適切な場合には LC 50値（{括弧内}）が付記されています。

物質 動物、経路 LD 50 {LC 50 } LD 50  : g/kg {LC 50  : g/L}標準化 参照
水（H 2 O） ラット、経口 > 90,000 mg/kg >90 [ 9 ]
スクロース（砂糖） ラット、経口 29,700 mg/kg 29.7 [ 10 ]
コーンシロップラット、経口 25,800 mg/kg 25.8 [ 11 ]
グルコース（血糖） ラット、経口 25,800 mg/kg 25.8 [ 12 ]
グルタミン酸ナトリウム（MSG） ラット、経口 16,600 mg/kg 16.6 [ 13 ]
ステビオシド（ステビア由来） マウスおよびラット、経口 15,000 mg/kg 15 [ 14 ]
ガソリンラット 14,063 mg/kg 14.0 [ 15 ]
ビタミンC（アスコルビン酸） ラット、経口 11,900 mg/kg 11.9 [ 16 ]
グリホサート（イソプロピルアミン塩） ラット、経口 10,537 mg/kg 10.537 [ 17 ]
乳糖（乳糖） ラット、経口 10,000 mg/kg 10 [ 18 ]
アスパルテームマウス、経口 10,000 mg/kg 10 [ 19 ]
尿素（OC(NH 2 ) 2） ラット、経口 8,471 mg/kg 8.471 [ 20 ]
シアヌル酸ラット、経口 7,700 mg/kg 7.7 [ 21 ]
硫化カドミウム（CdS） ラット、経口 7,080 mg/kg 7.08 [ 22 ]
エタノール( CH 3 CH 2 OH ) ラット、経口 7,060 mg/kg 7.06 [ 23 ]
イソプロピルメチルホスホン酸ナトリウム（IMPA、サリンの代謝物） ラット、経口 6,860 mg/kg 6.86 [ 24 ]
メラミンラット、経口 6,000mg/kg 6 [ 21 ]
タウリンラット、経口 5,000mg/kg 5 [ 25 ]
メラミンシアヌレートラット、経口 4,100mg/kg 4.1 [ 21 ]
果糖（果糖） ラット、経口 4,000 mg 4 [ 26 ]
モリブデン酸ナトリウム( Na2MoO4 )ラット、経口 4,000 mg 4 [ 27 ]
塩化ナトリウム（食塩） ラット、経口 3,000mg/kg 3 [ 28 ]
パラセタモール（アセトアミノフェン） ラット、経口 2000 mg/kg 2 [ 29 ]
デルタ-9-テトラヒドロカンナビノール（THC） ラット、経口 1,270 mg/kg 1.27 [ 30 ]
カンナビジオール（CBD） ラット、経口 980 mg 0.98 [ 31 ]
メタノール( CH3OH )ヒト、経口 810 mg/kg 0.81 [ 32 ]
トリニトロトルエン（TNT） ラット、経口 790mg/kg 0.790
ヒ素（As） ラット、経口 763mg/kg 0.763 [ 33 ]
イブプロフェンラット、経口 636mg/kg 0.636 [ 34 ]
ホルムアルデヒド( CH2O )ラット、経口 600～800mg/kg 0.6 [ 35 ]
ソラニン（ナス科のいくつかの植物、特にSolanum tuberosumに含まれる主なアルカロイド） ラット、経口（ヒト2.8 mg/kg、経口） 590 mg/kg 0.590 [ 36 ]
アト​​ロピン（アトロパ・ベラドンナ、チョウセンアサガオ、マンドラゴラ・オフィシナラム、キダチアオイ由来） ラット、経口 500 mg/kg 0.500 [ 37 ]
ピペリジンラット、経口 400mg/kg 0.030 [ 38 ]
アルキルジメチルベンザルコニウムクロリド（ADBAC） ラット、経口魚類、浸漬水生無脊椎動物、浸漬 304.5 mg/kg {0.28 mg/L} {0.059 mg/L} 0.3045 {0.00028} {0.000059} [ 39 ]
クマリン（ベンゾピロン、シナモンなどの植物由来） ラット、経口 293 mg/kg 0.293 [ 40 ]
シロシビン（シロシビンキノコ由来） マウス、経口 280 mg/kg 0.280 [ 41 ]
塩酸（HCl） ラット、経口 238～277 mg/kg 0.238 [ 42 ]
ケタミンラット、腹腔内 229 mg/kg 0.229 [ 43 ]
アスピリン（アセチルサリチル酸） ラット、経口 200mg/kg 0.2 [ 44 ]
カフェインラット、経口 192 mg 0.192 [ 45 ]
三硫化ヒ素（As2S3 ）ラット、経口 185～6,400 mg/kg 0.185～6.4 [ 46 ]
亜硝酸ナトリウム（NaNO 2） ラット、経口 180 mg/kg 0.18 [ 47 ]
メチレンジオキシメタンフェタミン（MDMA） ラット、経口 160 mg/kg 0.16 [ 48 ]
酢酸ウラニル二水和物( UO 2 (CH 3 COO) 2 ) マウス、経口 136 mg/kg 0.136 [ 49 ]
ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT） マウス、経口 135 mg/kg 0.135 [ 50 ]
ウラン(U) マウス、経口 114 mg/kg（推定値） 0.114 [ 49 ]
ビソプロロールマウス、経口 100mg/kg 0.1 [ 51 ]
コカインマウス、経口 96 mg/kg 0.096 [ 52 ]
塩化コバルト(II) ( CoCl 2 ) ラット、経口 80 mg/kg 0.08 [ 53 ]
酸化カドミウム（CdO） ラット、経口 72 mg/kg 0.072 [ 54 ]
チオペンタールナトリウム（致死注射に使用） ラット、経口 64 mg/kg 0.064 [ 55 ]
デメトン-S-メチルラット、経口 60mg/kg 0.060 [ 56 ]
メタンフェタミンラット、腹腔内 57 mg/kg 0.057 [ 57 ]
フッ化ナトリウム（NaF） ラット、経口 52 mg/kg 0.052 [ 58 ]
ニコチンマウスおよびラット、経口

ヒト、喫煙

50mg/kg 0.05 [ 59 ]
ペンタボラン(9)ヒト、経口 50mg/kg 0.05 [ 60 ]
カプサイシンマウス、経口 47.2 mg/kg 0.0472 [ 61 ]
ビタミンD3（コレカルシフェロール） ラット、経口 37mg/kg 0.037 [ 62 ]
ヘロイン（ジアモルフィン） マウス、静脈内 21.8 mg/kg 0.0218 [ 63 ]
リゼルグ酸ジエチルアミド（LSD） ラット、静脈内 16.5 mg/kg 0.0165 [ 64 ]
三酸化ヒ素（As 2 O 3） ラット、経口 14mg/kg 0.014 [ 65 ]
金属ヒ素（As） ラット、腹腔内13 mg/kg 0.013 [ 66 ]
コニイン（ドクダミ由来） マウス、静脈内 8mg/kg 0.008 [ 67 ]
シアン化ナトリウム（NaCN） ラット、経口 6.4 mg/kg 0.0064 [ 68 ]
クロロトキシン（CTX、サソリ由来） マウス 4.3 mg/kg 0.0043 [ 69 ]
シアン化水素（HCN） マウス、経口 3.7mg/kg 0.0037 [ 70 ]
カルフェンタニルラット、静脈内 3.39 mg/kg 0.00339 [ 71 ]
ニコチン（ナス科の様々な属由来） マウス、経口 3.3 mg/kg 0.0033 [ 59 ]
白リン（P） ラット、経口 3.03 mg/kg 0.00303 [ 72 ]
フェニルチオカルバミド（PTC） ラット、経口 3mg/kg 0.003 [ 73 ]
ストリキニーネ（ストリクノス・ヌクス・ホミカ由来） ヒト、経口 1～2 mg/kg（推定） 0.001～0.002 [ 74 ]
アコニチン（トリカブトおよびその関連種由来） ヒト、経口 1～2mg/kg 0.001～0.002 [ 75 ]
塩化水銀(II ) ( HgCl2 )ラット、経口 1mg/kg 0.001 [ 76 ]
アルジカルブラット、経口 650μg/kg 0.00065 [ 77 ]
カンタリジン（ツチハンミョウ由来） ヒト、経口 500μg/kg 0.0005 [ 78 ]
アフラトキシンB1（アスペルギルス・フラバス由来） ラット、経口 480 μg/kg 0.00048 [ 79 ]
プルトニウム(Pu) イヌ、静脈内 320μg/kg 0.00032 [ 80 ]
ブフォトキシン（ヒキガエル由来） 猫、静脈内 300μg/kg 0.0003 [ 81 ]
ブロジファクムラット、経口 270μg/kg 0.00027 [ 82 ]
セシウム137（137セシウム) マウス、非経口 21.5μCi/g 0.000245 [ 83 ]
フルオロ酢酸ナトリウム( CH 2 FCOONa ) ラット、経口 220μg/kg 0.00022 [ 84 ]
三フッ化塩素（ClF 3） マウス、皮膚からの吸収 178μg/kg 0.000178 [ 85 ]
サリンマウス、皮下注射 172μg/kg 0.000172 [ 86 ]
ロブストキシン（シドニージョウゴグモ由来） マウス 150μg/kg 0.000150 [ 87 ]
VXヒト、経口、吸入、皮膚／眼からの吸収 140μg/kg（推定値） 0.00014 [ 88 ]
ブラジルの徘徊グモの毒ラット、皮下 134μg/kg 0.000134 [ 89 ]
アマトキシン（テングタケ由来） ヒト、経口 100μg/kg 0.0001 [ 90 ] [ 91 ]
ジメチル水銀（Hg(CH 3 ) 2） ヒト、経皮 50μg/kg 0.000050 [ 92 ]
TBPO（t-ブチルビシクロホスフェート） マウス、静脈内 36μg/kg 0.000036 [ 93 ]
フェンタニルサル 30μg/kg 0.00003 [ 94 ]
内陸タイパンの毒ラット、皮下 25μg/kg 0.000025 [ 95 ]
リシン（ヒマシ油由来） ラット、腹腔内、ラット、経口 22μg/kg 20～30mg/kg 0.000022 0.02 [ 96 ]
2,3,7,8-テトラクロロジベンゾジオキシン（TCDD、枯葉剤） ラット、経口 20μg/kg 0.00002
ヒメダコ由来テトロドトキシン静脈内 8.2μg/kg 0.0000082 [ 97 ]
CrTX-A（Carybdea rastoniiハコクラゲ毒由来） ザリガニ、腹腔内 5μg/kg 0.000005 [ 98 ]
ラトロトキシン（ゴケグモ毒由来） マウス 4.3 μg/kg 0.0000043 [ 99 ]
エピバチジン（エピペドバテス・アンソニーヤドクガエル 由来）マウス、静脈内 1.46～13.98 μg/kg 0.00000146 [ 100 ]
バトラコトキシン（ヤドクガエル由来） ヒト、皮下注射 2～7μg/kg（推定値） 0.000002 [ 101 ]
アブリン（ロザリオピーから） マウス、静脈内、ヒト、吸入、ヒト、経口 0.7 μg/kg 3.3 μg/kg 10～1000 μg/kg 0.0000007 0.0000033 0.00001–0.001
サキシトキシン（特定の海洋渦鞭毛藻由来） ヒト、静脈内、経口 0.6μg/kg 5.7μg/kg 0.0000006 0.0000057 [ 101 ]
太平洋シガトキシン-1（シガテリック魚由来） マウス、腹腔内 250 ng /kg 0.00000025 [ 102 ]
パリトキシン（パリトアサンゴ由来） マウス、静脈内

ヒト、経口

45 ng/kg 2.3～31.5 μg/kg（推定値） 0.000000045 0.0000023 [ 103 ]
マイトトキシン（シガテリック魚由来） マウス、腹腔内50 ng /kg 0.00000005 [ 104 ]
ポロニウム210（210Po ) ヒト、吸入 10 ng/kg（推定値） 0.00000001 [ 105 ]
ジフテリア毒素（コリネバクテリウム由来） マウス 10 ng/kg 0.00000001 [ 106 ]
志賀毒素（赤痢菌由来） マウス 2 ng/kg 0.000000002 [ 106 ]
テタノスパスミン（破傷風菌由来） マウス 2 ng/kg 0.000000002 [ 106 ]
ボツリヌス毒素（ボツリヌス菌由来） ヒト、経口、注射、吸入 1 ng/kg（推定値） 0.000000001 [ 107 ]
電離放射線人体への放射線 3～  5 グレイ— [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]

毒物スケール

11桁の線形毒性スケールにおける、半数致死量LD50の小数対数の負の値（-log10 （LD50 ）） 。水は最も毒性が低い位置（1）を占め、毒性スケールはボツリヌス毒素（12）によって支配されている。[ 111 ]

LD 50値の範囲は非常に広い。最も毒性の強い物質として知られているボツリヌス毒素のLD 50値は 1 ng/kg であるのに対し、最も毒性の弱い物質である水のLD 50値は 90 g/kg 以上であり、その差はおよそ 1000 億分の 1、つまり 11 桁である。測定値が何桁も異なるすべての値と同様に、対数で表示することが望ましい。よく知られた例としては、地震の強さをマグニチュード スケールで表示すること、水溶液の酸性または塩基性を示すpH 値、または音量をデシベルで表示することがあげられる。この場合、体重 1 kg あたりの kg に標準化されたLD 50値の負の小数対数は、 -log 10 (LD 50 )と見なされる。

得られた無次元値は毒素スケールに入力できます。基準物質である水は、負の対数毒素スケールにおいてほぼ1です。

手順

LD50を導出するための手順は数多く定義されています。最も古いものは、1927年にトレヴァンによって考案された「従来型」の手順で、40匹以上の動物を必要とします。 1984年に提案された固定用量手順は、定められた用量で給餌し、毒性の兆候を探すことで（死亡を必要とせずに）毒性レベルを推定します。[ 112 ] 1985年に提案されたアップアンドダウン手順は、一度に1匹の動物にのみ投与しながらLD50値を算出します。 [ 113 ] [ 114 ]

参照

その他の毒性指標

参考文献

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