¿Qué significa LD50?

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LD50 es un término utilizado para representar la Dosis Letal Media, la cual se define como la cantidad de una sustancia química requerida para matar el 50% de una población de prueba particular. Representa una manera objetiva de medir la toxicidad aguda de cualquier sustancia frente a un organismo específico. El LD de LD50 es de origen anglosajón y proviene del término en inglés para dosis letal que es lethal dose, mientras que el 50 proviene del 50% de la población de un organismo específico que, en promedio, morirá al ser expuesto a la dosis de la sustancia en cuestión.

A pesar de que este término es de uso común en todos los idiomas, en la bibliografía de toxicología en español se suele utilizar DL50 en su lugar (que proviene directamente de dosis letal).

Unidades de la dosis letal media o LD50

El LD50 de una sustancia se reporta por lo general como la cantidad de dicha sustancia expresada en unidades de masa, por unidad de peso corporal del organismo de prueba.

La masa de la sustancia se suele expresar en distintas unidades de masa según sea conveniente. Para muchas sustancias de toxicidad moderada basta con medir esta cantidad en miligramos, mientras que para las sustancias más peligrosas puede que se requiera utilizar unidades más pequeñas de masa tales como microgramos.

Por otro lado, la unidad de masa corporal del organismo está estandarizada en la mayoría de los países del mundo y corresponde bien sea a 1 kg o una libra, dependiendo del sistema de unidades comúnmente utilizado en el país. La razón por la que se expresa la dosis letal en función de la masa corporal del organismo es porque, mientras mayor es la masa corporal, más se diluye la sustancia en los tejidos. Al dividir la dosis letal entre la masa del organismo, se logra normalizar la concentración para así poder comparar objetivamente la letalidad o toxicidad de una sustancia.

Interpretación del valor de la dosis letal media o LD50

Para comenzar, debemos entender que el valor de LD50 es una medida estadística relacionada con la probabilidad de que un organismo expuesto a dicha dosis de la sustancia morirá. La interpretación estadística formal sería que, si suministramos la dosis LD50 a un individuo y luego a otro y luego a otro, y continuamos así hasta cubrir toda la población, en promedio 1 de cada 2 morirá.

Desde el punto de vista de la toxicidad, si comparamos los valores de LD50 de dos sustancias para la misma especie u organismo, mientras menor sea el LD50, más tóxica será la sustancia en dicho organismo. Esto se debe a que se requiere una menor cantidad de la sustancia para matar la misma cantidad de individuos. En otras palabras, si A tiene un LD50 de 10 mg/kg y B tiene un LD50 de 5 mg/kg, entonces B es el doble de tóxico que A, ya que se requiere la mitad de B para matar la misma cantidad de individuos que de A.

Por otro lado, también debemos interpretar correctamente las unidades del LD50. Puede parecer extraño decir que la dosis letal media de una sustancia para un organismo pequeño como un ratón o un insecto sea de 10 mg por cada kilogramo de peso corporal, dado que ni los unos ni los otros llegan a pesar tanto como 1 kg. Sin embargo, debemos recordar que estos valores no deben considerarse de manera literal, sino que se trata de cantidades relativas que son independientes del tamaño real del animal u organismo.

Para determinar la dosis letal para un individuo particular, debemos considerar su peso corporal real. Por ejemplo, supongamos que tenemos un ratón que pesa 100 g y sabemos que la sustancia A tiene un LD50 de 10 mg/kg peso corporal. Como se requieren 10 mg por cada 1 kg (que son 1000 g), entonces la dosis letal media para ese individuo corresponde a 1 mg de la sustancia A (dado que su masa corporal real es la décima parte de 1 kg).

Visto de manera aún más sencilla, para determinar la masa real de la sustancia que debemos suministrar a un individuo para alcanzar la dosis letal media, simplemente debemos multiplicar el valor del LD50 por la masa corporal del individuo expresada en las mismas unidades en que se reporta el LD50. En nuestro ejemplo del ratón, su masa en kilogramos es 0,100 kg, por lo que la masa de la sustancia A sería (10 mg de A/kg de masa corporal) x (0,100 kg de masa corporal) = 1 mg de A.

¿Cómo se determina el LD50?

La dosis letal media se determina de manera experimental exponiendo a una muestra de individuos de determinado organismo a distintas dosis de una sustancia y luego registrando el número de individuos que muere a causa de los efectos de esta sustancia. La sustancia se suministra de manera forzada de distintas maneras, incluyendo la vía oral, respiratoria, parenteral, intramuscular o intravenosa, entre otras.

Los animales u organismos comúnmente empleados en este tipo de pruebas suelen ser ratones, ratas, conejos y conejillos de indias, pero también pueden ser organismos más pequeños como ciertos insectos, o más grandes como perros o incluso caballos. Todo depende de la intención con la que se determina esta medida de toxicidad.

Por ejemplo, cuando lo que se desea es estimar la toxicidad en humanos, dado que, por razones obvias, los experimentos no se pueden llevar a cabo sobre personas vivas, se suelen utilizar modelos animales que replican de manera cercana el funcionamiento de algún sistema fisiológico humano. Los ratones frecuentemente sirven para este propósito, pero en otros casos se emplean chimpancés u otras especies más cercanas evolutivamente.

Por otro lado, puede que se desee estimar la efectividad de determinada formulación nueva de un plaguicida. En este caso, las pruebas casi siempre se llevan a cabo sobre el organismo para el cual se desea emplear el producto (la plaga). Este puede ser algún insecto u otro organismo.

Interpretación de los datos experimentales

Una vez se tienen los datos del experimento, se procede a su análisis para el cálculo del LD50. Dado que no se conoce de antemano cuál es la dosis letal media de una sustancia para un determinado organismo, se deben llevar a cabo varias pruebas con dosis cada vez mayores de la sustancia. Las dosis menores puede que no maten a ningún individuo, mientras que las dosis altas puede que maten a la gran mayoría. Sin embargo, difícilmente se atinará durante el experimento la dosis que mata justamente a la mitad de los individuos.

Por esta razón, el valor real del LD50 (o, más apropiadamente, una estimación del mismo) se debe determinar por interpolación o por otros métodos gráficos o estadísticos a partir de los datos obtenidos durante el experimento. La curva de respuesta versus dosis suele tener la forma de la letra S (curva sigmoidea), lo que hace que la interpolación directa de los datos pueda presentar un alto error de interpolación en algunos casos. En vista de esto, se suelen linealizar los datos antes de la interpolación, lo cual se logra graficando la respuesta contra el logaritmo de la dosis en lugar de contra la dosis en sí. Con esto, casi siempre se obtiene una gráfica con forma de línea recta que se puede ajustar por mínimos cuadrados, facilitando así la determinación precisa del punto en el que el 50% de los individuos muestra la respuesta esperada (es decir, mueren).

Origen de LD50

La prueba de la dosis letal media o LD50 no es nada nueva. De hecho, tiene casi 100 años, ya que se desarrolló en 1927. En los experimentos originales, se utilizaban un total de 200 animales, de los cuales la mitad moría por efectos de la sustancia de prueba, mientras que la mitad que sobrevivía era sacrificada para estudiar otros efectos no letales.

Sin embargo, este procedimiento clásico para la determinación de la dosis letal media se ha discontinuado en la mayoría de los países del mundo, en favor de otros métodos más adecuados y menos inhumanos.

Otros valores de dosis letales

El LD50 (o DL50) se ha convertido en un estándar mundial para comparar la toxicidad de una sustancia frente determinada especie animal u organismo. Sin embargo, no es la única que existe. De la misma forma que se define y determina el LD50, se pueden definir también otras dosis que ocasionan la muerte a proporciones distintas de una población. Así, podemos definir una dosis letal LD90 como la dosis de una sustancia que mata al 90% de una población o LD10 que indica la dosis de una sustancia que mata solo el 10% de la población. Cada una tiene sus usos particulares y sus desafíos al momento de medirlas.

Ejemplos de valores de LD50 para sustancias inocuas comunes

La siguiente tabla muestra algunos valores de dosis letal media o LD50 para sustancias comunes, tales como algunos alimentos:

SustanciaLD50
Azúcar común de mesa30 g por kg de peso
Alcohol etílico10,6 g por kg de peso
Sal común de mesa3 g por kg de peso
Tetrahidrocanabinol1,27 g por kg de peso
Cafeína0,300 g por kg de peso
NicotinaDe 0,8 a 1 mg por kg de peso

Ejemplos de valores de LD50 para sustancias venenosas comunes

La siguiente tabla presentan algunos valores de dosis letal media o LD50 para sustancias tóxicas comunes, así como algunos de los venenos o toxinas más peligrosas que se conocen:

Toxicidad LD50
SustanciaLD50
Cianuro de hidrógeno1,52 mg por kg de peso
Veneno de la mamba negra50 ug por kg de peso
Veneno de la serpiente marina de pico10 ug por kg de peso
Batracotoxina2 ug por kg de peso
Polonio 210de 10 a 50 ng por kg de peso
Toxina botulínica1 ng por kg de peso

Referencias

AnimaNaturalis. (2015, 12 septiembre). Dosis Letal 50 (DL50). https://www.animanaturalis.org/p/1361/dosis_letal_50_dl50

Canadian Centre for Occupational Health and Safety. (2018, 12 noviembre). What is a LD50 and LC50? : OSH Answers. https://www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/ld50.html

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Nelson, R. (2019, 3 septiembre). Most Venomous Snakes in the World. Untamed Science. https://untamedscience.com/blog/most-venomous-snakes-in-the-world/

Química.es. (s. f.). Dosis_mortal_50%. https://www.quimica.es/enciclopedia/Dosis_mortal_50%25.html

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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