جرعة قاتلة

في علم السموم ، تُعدّ الجرعة المميتة ( LD ) مؤشرًا على السمية المميتة لمادة معينة أو نوع معين من الإشعاع . ونظرًا لاختلاف مقاومة الجسم من شخص لآخر، فإن "الجرعة المميتة" تمثل جرعة (تُسجل عادةً كجرعة لكل كيلوغرام من وزن الجسم) تؤدي إلى وفاة نسبة معينة من الأشخاص. أما التركيز المميت فهو مقياس للجرعة المميتة يُستخدم للغازات أو الجسيمات. وقد تُبنى الجرعة المميتة على مفهوم الشخص القياسي ، وهو فرد افتراضي يتمتع بخصائص "طبيعية" تمامًا، وبالتالي لا تنطبق على جميع الفئات السكانية.

الجرعة المميتة المتوسطة (LD 50 )

الجرعة المميتة المتوسطة، LD50 ( اختصارًا لـ "الجرعة المميتة، 50%)، أو LC50 (التركيز المميت، 50%)، أو LCt50 ( التركيز المميت والزمن) لسم أو إشعاع أو مسبب مرض، هي الجرعة اللازمة لقتل نصف أفراد المجموعة المختبرة بعد مدة اختبار محددة. تُستخدم قيم LD50 بشكل شائع كمؤشر عام على السمية الحادة للمادة . [ 1 ] انخفاض قيمة LD50 يدل على زيادة السمية.

تاريخ

ابتكر جيه دبليو تريفان هذا الاختبار عام ١٩٢٧. [ ٢ ] يُستخدم مصطلح "الجرعة شبه المميتة" أحيانًا بنفس المعنى، لا سيما في الترجمات من النصوص غير الإنجليزية، ولكنه قد يشير أيضًا إلى جرعة دون مميتة؛ ونظرًا لهذا الغموض، يُتجنب استخدامه عادةً. تُحدد الجرعة المميتة الوسطية (LD50 ) عادةً عن طريق اختبارات على حيوانات مثل فئران المختبر . في عام ٢٠١١، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على طرق بديلة لاختبار الجرعة المميتة الوسطية (LD50) لعقار البوتوكس التجميلي دون إجراء اختبارات على الحيوانات. [ ٣ ]

الوحدات والقياس

عادةً ما يُعبّر عن الجرعة المميتة الوسطية (LD50 ) بكتلة المادة المُعطاة لكل وحدة كتلة من الكائن الخاضع للاختبار، وعادةً ما تُقاس بالمليغرامات لكل كيلوغرام من كتلة الجسم، ولكن يمكن التعبير عنها أيضًا بالنانوغرامات (المناسبة للبوتولينوم )، أو الميكروغرامات، أو المليغرامات، أو الغرامات (المناسبة للباراسيتامول ) لكل كيلوغرام. يُتيح التعبير عنها بهذه الطريقة مقارنة السمية النسبية للمواد المختلفة، ويُراعي التباين في حجم الحيوانات المُعرّضة، مع العلم أن السمية لا تتناسب دائمًا بشكلٍ مباشر مع كتلة الجسم.

يُجنّب اختيار نسبة 50% من الوفيات كمعيارٍ احتمالَ الغموض في القياسات عند القيم القصوى، ويُقلّل من حجم الاختبارات المطلوبة. مع ذلك، يعني هذا أيضًا أن الجرعة المميتة 50 (LD50) ليست الجرعة المميتة لجميع الأفراد؛ فقد يموت البعض بجرعات أقل بكثير، بينما ينجو آخرون من جرعات أعلى بكثير من LD50 . تُستخدم أحيانًا مقاييس مثل "LD1 " و"LD99 " (الجرعة اللازمة لقتل 1% أو 99%، على التوالي، من مجموعة الاختبار) لأغراض محددة. [ 4 ]

تختلف الجرعة المميتة غالبًا باختلاف طريقة الإعطاء ؛ فعلى سبيل المثال، تكون العديد من المواد أقل سمية عند تناولها عن طريق الفم مقارنةً بتناولها عن طريق الوريد . ولهذا السبب، غالبًا ما تُحدد قيمة LD50 بطريقة الإعطاء، مثل "LD50 iv ".

تُستخدم الكميتان LD50 / 30 وLD50 / 60 للإشارة إلى الجرعة التي ستكون قاتلة لـ 50% من السكان خلال 30 أو 60 يومًا (على التوالي) في حال عدم تلقي العلاج. وتُستخدم هذه المقاييس بشكل أكثر شيوعًا مع العلاج الإشعاعي ، حيث أن البقاء على قيد الحياة لأكثر من 60 يومًا عادةً ما يؤدي إلى الشفاء.

التقدير باستخدام الكائنات النموذجية

يُفضل تقدير قيم الجرعة المميتة (LD) للبشر عن طريق استقراء النتائج من مزارع الخلايا البشرية . إحدى طرق قياس الجرعة المميتة هي استخدام الكائنات النموذجية ، وخاصة الحيوانات مثل الفئران والجرذان، وتحويلها إلى جرعة لكل كيلوغرام من الكتلة الحيوية، ثم استقراءها إلى المعدلات الطبيعية للبشر. إلا أن نسبة الخطأ في قيم الجرعة المميتة المستقرأة من الحيوانات كبيرة. تختلف بيولوجيا حيوانات التجارب عن بيولوجيا البشر في جوانب مهمة. على سبيل المثال، يكون نسيج الفأر أقل استجابةً لسم عنكبوت سيدني القمعي بحوالي خمسين مرة من نسيج الإنسان . كما أن قانون التربيع والتكعيب يُعقّد علاقات القياس. يتجه الباحثون في بعض الحالات إلى الابتعاد عن قياسات الجرعة المميتة القائمة على الحيوانات. وقد بدأت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في الموافقة على المزيد من الطرق غير الحيوانية استجابةً لمخاوف تتعلق برفاهية الحيوان. [ 5 ]

الجرعة المعدية المتوسطة

الجرعة المعدية المتوسطة (ID50 ) هي عدد الكائنات الحية التي يتلقاها شخص أو حيوان اختبار، وذلك بحسب طريقة الإعطاء (مثلاً، 1200 كائن حي/شخص عن طريق الفم). ونظرًا لصعوبة عدّ الكائنات الحية الفعلية في الجرعة، يمكن التعبير عن الجرعات المعدية بمصطلحات التحليل البيولوجي، مثل عدد جرعات LD50 لبعض حيوانات الاختبار. في الحرب البيولوجية، تُعرَّف الجرعة المعدية بأنها عدد الجرعات المعدية في الدقيقة لكل متر مكعب (مثلاً، IC50 هي 100 جرعة متوسطة - دقيقة/م³ ) .

أقل جرعة قاتلة

الجرعة المميتة الدنيا (LD Lo ) هي أقل كمية من الدواء التي يمكن أن تُسبب الوفاة في نوع معين من الحيوانات في ظل ظروف مُحكمة. [ 2 ] [ 6 ] تُعطى الجرعة لكل وحدة من وزن الجسم (عادةً ما تُذكر بالمليغرام لكل كيلوغرام ) من مادة معروفة بأنها تُسبب الوفاة في نوع معين. عند ذكر LD Lo ، يُذكر عادةً نوع الحيوان وطريقة الإعطاء ( مثل الابتلاع، الاستنشاق، الحقن الوريدي ).

التركيز المميت المتوسط

بالنسبة للغازات والهباء الجوي، يُعد التركيز المميت (المُقاس بوحدة ملغم/م³ أو جزء في المليون) مفهومًا مشابهًا، مع العلم أن هذا يعتمد أيضًا على مدة التعرض، والتي يجب تضمينها في التعريف. ويُستخدم مصطلح "المستوى المميت الأولي" لوصف قيمة LC50 التي لا تتأثر بالزمن. [ 7 ]

يُعدّ LCt 50 مقياسًا مشابهًا ، وهو يرتبط بالجرعة المميتة الناتجة عن التعرّض، حيث C هو التركيز و t هو الزمن. ويُعبّر عنه عادةً بوحدة ملغم-دقيقة/م³ . LCt 50 هي الجرعة التي تُسبب العجز بدلًا من الموت. تُستخدم هذه المقاييس عادةً للإشارة إلى الفعالية النسبية لعوامل الحرب الكيميائية ، وتُحدّد الجرعات عادةً بمعدلات التنفس (مثلًا، أثناء الراحة = 10  لتر/دقيقة) للاستنشاق، أو بدرجة سماكة الملابس لاختراق الجلد. طُرح مفهوم Ct لأول مرة من قِبل فريتز هابر، ويُشار إليه أحيانًا بقانون هابر ، الذي يفترض أن التعرّض لمدة دقيقة واحدة لتركيز 100  ملغم/م³ يُعادل التعرّض لمدة 10 دقائق لتركيز 10  ملغم/م³ ( 1 × 100 = 100، وكذلك 10 × 10 = 100).

بعض المواد الكيميائية، مثل سيانيد الهيدروجين ، يتخلص منها الجسم البشري بسرعة، ولا تخضع لقانون هابر. لذا، في هذه الحالات، يُشار إلى التركيز المميت ببساطة بـ LC50 ، مع تحديد مدة التعرض (مثلاً، 10 دقائق). كثيراً ما تستخدم صحائف بيانات سلامة المواد للمواد السامة هذا المصطلح حتى لو كانت المادة تخضع لقانون هابر.

أقل تركيز مميت

التركيز المميت الأدنى (LC Lo) هو أقل تركيز لمادة كيميائية، يُعطى على مدى فترة زمنية، ويؤدي إلى نفوق حيوان. يُستخدم LC Lo عادةً للتعرض الحاد (أقل من 24 ساعة). [ 8 ] [ 9 ] وهو مرتبط بالتركيز المميت المتوسط ​​(LC 50 ). يُستخدم LC Lo للغازات والمواد المحمولة جوًا. [ 10 ]

القيود

كمؤشر على السمية، تعتبر الجرعة المميتة غير موثوقة إلى حد ما، وقد تختلف النتائج اختلافًا كبيرًا بين مرافق الاختبار بسبب عوامل مثل الخصائص الوراثية لمجموعة العينات، وأنواع الحيوانات المختبرة، والعوامل البيئية، وطريقة الإعطاء. [ 11 ]

قد يكون هناك تباين كبير بين الأنواع أيضًا؛ فما يُعد آمنًا نسبيًا للفئران قد يكون شديد السمية للبشر ( انظر سمية الباراسيتامول )، والعكس صحيح. على سبيل المثال، الشوكولاتة، غير الضارة نسبيًا للبشر، معروفة بسميتها للعديد من الحيوانات . عند استخدامها لاختبار سموم الكائنات السامة، مثل الثعابين ، قد تكون نتائج الجرعة المميتة الوسطية (LD50 ) مضللة بسبب الاختلافات الفسيولوجية بين الفئران والجرذان والبشر. فالعديد من الثعابين السامة مفترسات متخصصة للفئران، وقد يكون سمها مُكيفًا خصيصًا لشل حركة الفئران؛ وقد يكون النمس مقاومًا بشكل استثنائي. في حين أن معظم الثدييات لها فسيولوجيا متشابهة جدًا، فإن نتائج الجرعة المميتة الوسطية (LD50 ) قد لا تكون لها نفس الدلالة على جميع أنواع الثدييات، بما في ذلك البشر.

مخاوف بشأن حقوق الحيوان

شنت جماعات حقوق الحيوان ورفاهيته ، مثل منظمة حقوق الحيوان الدولية، [ 12 ] حملات ضد اختبار الجرعة المميتة 50 على الحيوانات تحديدًا، نظرًا لأنها، في حالة بعض المواد، تتسبب في موت الحيوانات ببطء وألم. وقد اتخذت عدة دول، بما فيها المملكة المتحدة ، خطوات لحظر اختبار الجرعة المميتة 50 عن طريق الفم ، كما ألغت منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) شرط إجراء هذا الاختبار في عام 2001. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. غافانجي س، بختاري أ، فاموريوا أ.س، عثمان إ.م (يناير 2023). "النشاط السام للخلايا للأدوية العشبية كما تم تقييمه في المختبر: مراجعة" . الكيمياء والتنوع البيولوجي . 20 (2): 3-27 . doi : 10.1002/cbdv.202201098 . PMID 36595710. S2CID 255473013 .  
  2. ١ ٢ ما هو LD50 و LC50؟ مؤرشف بتاريخ ٢٠١٥-٠٦-٢٦ في Wayback Machine
  3. "في الولايات المتحدة، بدائل قليلة للتجارب على الحيوانات" . صحيفة واشنطن بوست . ١٢ أبريل ٢٠٠٨. مؤرشف من الأصل في ١٢ نوفمبر ٢٠١٢. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٦ يونيو ٢٠١١ .
  4. سجل التأثيرات السامة للمواد الكيميائية (RTECS) - دليل شامل لسجل التأثيرات السامة للمواد الكيميائية (RTECS) - مؤرشف بتاريخ 16 مايو 2013 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
  5. "رؤية وخارطة طريق للقرن الحادي والعشرين" . البرنامج الوطني لعلم السموم . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أكتوبر 2011 .
  6. «شركة أليرجان تحصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لأول اختبار من نوعه، قائم بالكامل على الخلايا، في المختبر، لـ BOTOX® وBOTOX® Cosmetic (أونابوتولينومتوكسين أ)» . موقع أليرجان الإلكتروني. 24 يونيو 2011. مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أغسطس 2012 .
  7. شولتز، إريك (2013). فسيولوجيا الأسماك: أسماك واسعة الملوحة، المجلد 32. دار النشر الأكاديمية. الصفحات 481-482 . ISBN  978-0-12-396951-4.
  8. "LCLo (التركيز المميت المنخفض)". موسوعة علم الوراثة ، وعلم الجينوم، وعلم البروتينات، والمعلوماتية . سبرينغر. 2008. ص 1087. doi : 10.1007/978-1-4020-6754-9_9257 . ISBN  978-1-4020-6754-9.
  9. "مسرد مصطلحات صحائف بيانات السلامة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-06-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-05-2015 .
  10. "قاموس المصطلحات في صحيفة بيانات سلامة المواد: LC-Lo، أدنى تركيز قاتل" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19-06-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-05-2015 .
  11. إرنست هودجسون (2004). كتاب مدرسي في علم السموم الحديث . وايلي-إنترساينس (الطبعة الثالثة).
  12. اثنان وثلاثون عامًا من التغيير الملموس، مؤرشف في 11 فبراير 2007 على موقع Wayback Machine
  13. كاتلر، ديفيد (1 فبراير 2001). "نهاية LD50". اتجاهات في العلوم الدوائية . 22 (2): 62. doi : 10.1016/S0165-6147(00)01627-8 .