آزمایش سمیت حاد و LD50

آزمایش سمیت حاد، اثرات نامطلوب ناشی از یک بار مواجهه، یا چندین بار مواجهه در یک دوره کوتاه (به‌طور معمول تا ۲۴ ساعت) با یک ماده را مشخص می‌کند. معیار کلاسیک آن LD50 است که دوز تخمینی کشنده برای نیمی از جمعیت مورد آزمایش است، اگرچه دستورالعمل‌های معاصر عمدتاً از تولید LD50 دقیق به سمت روش‌هایی حرکت کرده‌اند که از حیوانات بسیار کمتری استفاده می‌کنند.

Definition

آزمایش سمیت حاد، ارزیابی اثرات نامطلوبی است که پس از یک بار یا مواجهه کوتاه‌مدت با یک ماده رخ می‌دهد؛ LD50 (دوز کشنده میانه) یک دوز تخمین‌زده شده آماری است که انتظار می‌رود باعث مرگ در ۵۰٪ از جمعیت در معرض قرار گرفته شود و از لحاظ تاریخی برای بیان قدرت کشندگی حاد استفاده می‌شده است.

Scope

این مدخل به مفهوم و تاریخچه LD50، حرکت از طراحی‌های متمرکز بر کشندگی به روش‌هایی مانند روش‌های بالا و پایین (up-and-down) و دوز ثابت (fixed-dose)، استفاده از داده‌های حاد در طبقه‌بندی خطر، و محدودیت‌های آزمایش تک‌مواجهه می‌پردازد. این یک موضوع روش‌شناختی است و پروتکل‌های آزمایش، آستانه‌های مواجهه، یا راهنمایی‌های مدیریت مسمومیت برای مواد خاص را ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• چه اثرات نامطلوبی، از جمله مرگ، پس از یک بار یا مواجهه کوتاه‌مدت رخ می‌دهد؟
• چه سطح دوزی نشان‌دهنده شروع سمیت حاد جدی است؟
• چگونه می‌توان قدرت حاد را با به حداقل رساندن استفاده و رنج حیوانات تخمین زد؟
• نتایج آزمایش حاد چگونه به طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری خطر کمک می‌کنند؟

Key concepts

• دوز کشنده میانه (LD50)
• منحنی دوز-پاسخ و شیب آن
• روش بالا و پایین
• روش دوز ثابت
• روش طبقه‌بندی سمیت حاد
• مسیر مواجهه (خوراکی، پوستی، استنشاقی)
• طبقه‌بندی خطر (دسته‌های GHS)

Mechanisms

آزمایش حاد، حیوانات را یک بار در معرض قرار می‌دهد و اثرات حاصل را در یک دوره زمانی مشخص مشاهده می‌کند. در رویکرد کلاسیک، دوزهای درجه‌بندی شده به گروه‌ها تجویز می‌شوند و نسبت پاسخ‌دهنده به یک مدل دوز-پاسخ برازش داده می‌شود تا LD50 و شیب منحنی، همانطور که توسط Trevan رسمی شده است، تخمین زده شود. طراحی‌های متوالی مدرن، مانند روش بالا و پایین، به جای آن دوز را برای هر حیوان متوالی بر اساس نتیجه قبلی تنظیم می‌کنند و به تخمینی از قدرت کشندگی با حیوانات به مراتب کمتر همگرا می‌شوند؛ روش‌های دوز ثابت و طبقه‌بندی سمیت حاد نیز به طور مشابه از سطوح دوز از پیش تعریف شده و علائم کمتر از مرگ برای تعیین یک دسته خطر به جای یک LD50 دقیق استفاده می‌کنند.

Clinical relevance

داده‌های سمیت حاد، طبقه‌بندی خطر، برچسب‌گذاری، و اطلاعات ایمنی در مورد مواد شیمیایی و محصولات دارویی را مشخص می‌کنند و نوع اثراتی را که یک مواجهه بزرگ و منفرد می‌تواند ایجاد کند، توصیف می‌کنند. این مدخل نحوه تولید چنین داده‌هایی را توضیح می‌دهد و صرفاً توصیفی است؛ مبنایی برای مدیریت مواجهه یا مسمومیت در افراد نیست.

Evidence & guidelines

آزمایش سمیت حاد خوراکی توسط دستورالعمل‌های آزمایشی هماهنگ OECD، از جمله روش بالا و پایین (TG 425)، روش دوز ثابت (TG 420)، و روش طبقه‌بندی سمیت حاد (TG 423) اداره می‌شود که در مجموع تا حد زیادی جایگزین آزمایش LD50 معمولی (TG 401 سابق) شده‌اند. نتایج تحت سیستم هماهنگ جهانی (GHS) به دسته‌های خطر هماهنگ بین‌المللی نگاشت می‌شوند. این دستورالعمل‌ها به صورت دوره‌ای بازنگری می‌شوند و روند به سمت طراحی‌هایی بوده است که تعداد حیوانات و اتکا به کشندگی به عنوان نقطه پایانی را کاهش می‌دهند.

History

LD50 توسط J. W. Trevan در سال ۱۹۲۷ به عنوان راهی برای کمی‌سازی تغییرپذیری ذاتی پاسخ‌های بیولوژیکی به دوزهای سمی معرفی شد و برای بخش عمده‌ای از قرن بیستم به بیان استاندارد قدرت کشندگی حاد تبدیل شد. انتقادات علمی و اخلاقی فزاینده از آزمایش‌هایی که بر اساس مرگ حیوانات ساخته شده بودند، توسعه طراحی‌های متوالی و دوز ثابت اصلاح‌شده را در دهه ۱۹۸۰ و پس از آن، که نمونه آن روش بالا و پایین Bruce است، به پیش برد و با حذف دستورالعمل LD50 معمولی به نفع روش‌هایی که از حیوانات کمتری استفاده می‌کنند، به اوج خود رسید.

Debates

آیا LD50 دقیق یک نقطه پایانی نظارتی معنادار است؟

منتقدان استدلال می‌کنند که یک رقم کشندگی واحد بین آزمایشگاه‌ها و گونه‌ها بسیار متغیر است و بینش مکانیکی کمی ارائه می‌دهد، که انگیزه جایگزینی آن با روش‌های طبقه‌بندی‌محور را فراهم می‌کند؛ دسته‌های حاصل خشن‌تر هستند اما از حیوانات بسیار کمتری استفاده می‌کنند.

Key figures

• John William Trevan
• Robert D. Bruce
• Thomas Hartung

Seminal works

• trevan-1927
• bruce-1985
• oecd-tg425-2022

Frequently asked questions

آیا LD50 هنوز هم امروزه اندازه‌گیری می‌شود؟

LD50 دقیق به ندرت هدف کنونی است. دستورالعمل‌های فعلی از طراحی‌های متوالی یا دوز ثابت استفاده می‌کنند که یک دسته خطر را با حیوانات بسیار کمتری تخمین می‌زنند و دستورالعمل آزمایش LD50 معمولی لغو شده است.

چرا سمیت حاد بر اساس واحد وزن بدن بیان می‌شود؟

دوزها به صورت مقدار در واحد وزن بدن (به عنوان مثال میلی‌گرم بر کیلوگرم) بیان می‌شوند تا قدرت را بتوان در حیوانات و گونه‌های مختلف با اندازه‌های متفاوت مقایسه کرد؛ این یک قرارداد آزمایش است، نه توصیه‌ای برای هیچ سطح مواجهه‌ای.