基于VOSviewer與CiteSpace對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激研究的知識圖譜分析

楊一格 胡元會 張廣輝 許榮榮 薛文靜 柴若寧

中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院心內(nèi)科，北京 100053

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞中復(fù)雜的蛋白質(zhì)折疊和運(yùn)輸?shù)募?xì)胞器，它表現(xiàn)為一個(gè)膜網(wǎng)絡(luò)，在線粒體相關(guān)膜的特定區(qū)域與線粒體物理接觸，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)方面起到重要作用，參與細(xì)胞凋亡和自噬[1]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）是由于多種生理和病理因素引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)環(huán)境擾動后未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累而加速的狀態(tài)，在這種應(yīng)激條件下，細(xì)胞表現(xiàn)出功能降低，應(yīng)激時(shí)間延長，細(xì)胞將發(fā)生凋亡[2]。為解決ERS，細(xì)胞觸發(fā)了未折疊蛋白反應(yīng)（UPR），UPR是一種適應(yīng)性信號傳導(dǎo)過程，可觸發(fā)通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜換能器的多種途徑，以減少和去除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)并改善蛋白質(zhì)折疊機(jī)制，從而改善和維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的體內(nèi)穩(wěn)態(tài)[3]。在過去10年里，學(xué)者們在ERS方面有了大量的新發(fā)現(xiàn)和文章發(fā)表。這些研究還沒有被文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究系統(tǒng)的分析和報(bào)道，本文的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究提供了這些文章的總體概述。希望本文的研究結(jié)果能夠?yàn)镋RS的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，并為研究人員和資助機(jī)構(gòu)提供一些建議。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)源與檢索策略

以WOS數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源進(jìn)行基本檢索，擬定檢索詞為Endoplasmic reticulum stress，通過語種（English）和文獻(xiàn)類型（Article）限制檢索結(jié)果，索引：SCI-EXPANDED，時(shí)間跨度：2010年1月—2020年9月，將檢索結(jié)果的全記錄與引用的參考文獻(xiàn)以純文本的格式導(dǎo)出，命名為“download_***.txt”的格式。檢索工作在1 d內(nèi)完成，避免由于每天更新數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的變化。

1.2 方法

應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件CiteSpace V（5.6 R3版本）與VOSviewer（1.6.11版本）對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析；CiteSpace V用于關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖，采用突發(fā)檢測技術(shù)進(jìn)行關(guān)鍵詞突發(fā)性檢驗(yàn)了解研究前沿[4]；利用VOSviewer對參考文獻(xiàn)/關(guān)鍵詞進(jìn)行共引分析，網(wǎng)絡(luò)視圖能夠直觀地反映分析數(shù)據(jù)權(quán)重大小及分析數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。所得圖譜不同節(jié)點(diǎn)代表機(jī)構(gòu)/被引文獻(xiàn)等要素，權(quán)重越大字體與節(jié)點(diǎn)越大，節(jié)點(diǎn)間的連線代表節(jié)點(diǎn)間研究內(nèi)容相似或有合作關(guān)系，并用同一顏色表示[5]。VOSviewer軟件中使用關(guān)聯(lián)強(qiáng)度來代表元素之間的相關(guān)性，此算法是通過限定元素之間的相對距離實(shí)現(xiàn)的，具有更強(qiáng)的圖譜呈現(xiàn)力[6]；VOSviewer的聚類算法不同于CiteSpace，它是基于關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的算法，這種方法有效避免了標(biāo)簽重合的問題，可以更直觀地看出各個(gè)對象的聯(lián)系[7]。

2 結(jié)果

2.1年度發(fā)文情況

根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)，對22 021篇ERS文獻(xiàn)進(jìn)行分析，2020年相關(guān)文獻(xiàn)仍在持續(xù)更新中，到檢索日期為止，近10年ERS相關(guān)的文獻(xiàn)發(fā)表總體呈現(xiàn)持續(xù)增高趨勢，尤其是2010—2016年漲幅明顯，2017—2019年相對增長平緩（圖1），2019年發(fā)文高達(dá)2682篇。

圖1 年度發(fā)文量

2.2 共被引文獻(xiàn)分析

共同被引文獻(xiàn)是指同時(shí)被其他兩篇論文引用的文獻(xiàn)，連線顯示兩篇文獻(xiàn)之間存在共引關(guān)系，文獻(xiàn)共被引通過對共被引網(wǎng)絡(luò)中的聚類及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析，可以揭示該研究領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)與知識基礎(chǔ)。運(yùn)行VOSviewer生成的文獻(xiàn)共被引可視化圖譜見圖2。表1列出了共被引頻次排名前5的文獻(xiàn)，均被引1000次以上，最高被引2263次。

表1 共被引頻次排名前5位的文章

圖2 文獻(xiàn)共被引可視化圖譜

2.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)及聚類分析

關(guān)鍵詞相關(guān)圖譜反映該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。運(yùn)用Vos中LabelView進(jìn)行共現(xiàn)聚類展示。見圖3。表2為SCI文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞：運(yùn)行VOSviewer得到4個(gè)聚類。見表3。表中所列標(biāo)簽為聚類中權(quán)重占比較大的關(guān)鍵詞。

表2 頻次排名前10位的關(guān)鍵詞

2.4 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖以及關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖見圖4，該圖展示了ERS領(lǐng)域關(guān)鍵詞的增長，時(shí)區(qū)中的關(guān)鍵詞在2010年明顯聚集，提示在這一時(shí)間段發(fā)表的成果最多，各個(gè)時(shí)間段之間的連線反映傳承關(guān)系[13]，各時(shí)間段內(nèi)的傳承關(guān)系較好，2019—2020年雖然關(guān)鍵詞不多，但出現(xiàn)了ERS的新研究方向，如ERS在細(xì)胞毒性和肝癌進(jìn)程中一些作用機(jī)制的研究。

將主要關(guān)鍵詞進(jìn)行突發(fā)分析，關(guān)鍵詞突發(fā)提供了特定關(guān)鍵詞與出現(xiàn)頻率激增相關(guān)聯(lián)的證據(jù)。在某些年集中的爆發(fā)提示該關(guān)鍵詞在某一特定時(shí)間引起研究人員的關(guān)注。rat,adipose tissue,signaling pathway,injury在近幾年突然涌現(xiàn)，反映近2年的研究前沿。見圖5。

3 討論

通過對WOS數(shù)據(jù)庫近10年ERS研究狀況的可視化分析結(jié)果如下。首先，該領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量逐年緩慢上升，提示ERS相關(guān)研究近10年研究穩(wěn)步推進(jìn)，仍不斷有新想法提出，目前處于研究的平穩(wěn)期；第二，對文獻(xiàn)共被引進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了幾篇“經(jīng)典文獻(xiàn)”，最常被引用兩篇文獻(xiàn)是David等[8]、Walter等[9]發(fā)表的文章，提示這兩篇文章受到該領(lǐng)域?qū)W者的廣泛認(rèn)可，兩篇研究均與ERS通過激活累積UPR應(yīng)答的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)，并對其機(jī)制有詳細(xì)闡述；其次引用較多的是2004年Oyadomari等[10]發(fā)表的文章，文章總結(jié)了CHOP在ERS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡在糖尿病、腦缺血和神經(jīng)退行性病變中的作用。第三，結(jié)合關(guān)鍵詞共現(xiàn)來看，人們研究關(guān)注最多的是：①研究ERS誘導(dǎo)的凋亡中CHOP的上游和下游途徑，UPR的延長激活通過CHOP的上調(diào)引發(fā)細(xì)胞死亡[14-16]；②神經(jīng)退行性疾病中ERS與自噬的相互作用[17]；③研究氧化應(yīng)激與ERS的關(guān)系[18]。

表3 關(guān)鍵詞聚類表

圖3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖4 線粒體自噬研究關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖

圖5 前25位關(guān)鍵詞突發(fā)檢測

根據(jù)關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖，可將ERS研究的研究熱點(diǎn)趨勢劃分為3個(gè)階段。第一階段從2010—2013年，3年間關(guān)鍵詞激增，為該領(lǐng)域研究繁榮的階段，此時(shí)主要研究ERS與未折疊蛋白之間的關(guān)系[19]；2014—2017年為第二階段，這一階段研究發(fā)現(xiàn)ERS在腫瘤、動脈粥樣硬化等疾病中通過維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)與凋亡在演化過程中發(fā)揮重要作用，且可通過多種途徑影響癌癥的治療效果[20]；第三階段為近2年，此期關(guān)鍵詞數(shù)量較少，但出現(xiàn)了新興的研究方向，ERS可能在許多天然化合物的細(xì)胞毒性中起作用[21-22]，其機(jī)制有待繼續(xù)研究。

在回顧過去10年ERS研究的基礎(chǔ)上，本研究試圖找出一些今后可能的研究方向，通過分析關(guān)鍵詞突現(xiàn)，反映出近2年ERS的前沿研究主要在動物實(shí)驗(yàn)、信號通路以及缺血/再灌注（I/R）損傷[23]；主要研究IRE1/XBP1，PERK和ATF6通路。ERS引發(fā)的細(xì)胞凋亡與多種心血管疾病的發(fā)生有關(guān)，ERS是核受體激動劑緩解心肌I/R損傷的途徑之一[24]，研究證實(shí)抑制CHOP可減輕心肌梗死和ERS介導(dǎo)的凋亡途徑，從而改善收縮功能[25]，故此推測調(diào)控ERS的藥物可能成為治療心肌梗死及某些心血管疾病的新選擇，其復(fù)雜的信號通路網(wǎng)絡(luò)以及機(jī)制尚未被完全確立，這可能是以后學(xué)者研究的新方向。

本研究局限性在于僅針對WOS數(shù)據(jù)庫的ERS相關(guān)文獻(xiàn)做了初步整理分析，但關(guān)于該領(lǐng)域的檢索尚不完整，結(jié)果可能存在一定程度的偏倚。研究結(jié)果初步顯示目前的研究熱點(diǎn)及未來趨勢。未來的研究可以擴(kuò)展本研究的邊界，考慮到其他類型的數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)，后續(xù)還可整合一個(gè)更全面的ERS知識網(wǎng)絡(luò)。