基于Web of Science研究腸道菌群與便秘的可視化分析*

潘姣，肖文潔，鮑新坤，孫光軍，林愛珍

1.湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430065；2.湖北省中醫(yī)院，湖北 武漢 430065

便秘是一種臨床常見的功能性胃腸疾病，女性和65歲以上的群體發(fā)病率較高［1］，其主要臨床表現(xiàn)為排泄物在腸道內(nèi)長時間滯留、排泄不通暢或者內(nèi)容物干結(jié)缺水致使排出困難等［2］。便秘不僅會導(dǎo)致胃腸神經(jīng)功能紊亂，誘發(fā)心腦血管意外，在結(jié)直腸癌、肝性腦病的發(fā)生也有重要作用，嚴(yán)重影響人們的生存質(zhì)量［3］。研究表明，腸道菌群通過與宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相互作用參與機(jī)體的生理功能，一旦宿主微生物群的紊亂則會導(dǎo)致腸道功能障礙［4］。因此，便秘的發(fā)生與機(jī)體內(nèi)腸道菌群失調(diào)有一定的相關(guān)性。

Citespace軟件［5］是由陳超美教授研發(fā)的能夠?qū)⒛硞€知識領(lǐng)域繪制成知識圖譜的信息分析軟件，可了解該領(lǐng)域研究前沿的突現(xiàn)和發(fā)展進(jìn)程，探測該學(xué)科的研究熱點(diǎn)和發(fā)展前沿。近年來，腸道菌群與便秘的關(guān)系備受關(guān)注，基于腸道菌群的便秘研究層出不窮。本研究應(yīng)用Citespace5.6.R5版本，以SCI-EXPANDED、SSCI、CCR-EXPANDED、IC數(shù)據(jù)庫為文獻(xiàn)來源［6］，對2001—2019年來腸道菌群和便秘的研究現(xiàn)狀進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)及可視化分析，以掌握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及方向。

1 資料與方法

1.1文獻(xiàn)來源與檢索策略文獻(xiàn)來源于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫；檢索策略：檢索式：TS＝（colonic inertia OR constipation OR dyschezia）AND TS＝（microbe OR gut microbiota OR intestinal flora OR intestinal microflora OR gut flora OR bacteria）語種：English，時間跨度：2001—2019年，索引：SCIEXPANDED，CCR-EXPANDED，SSCI，IC。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，并以“download_xxxx”格式命名，置于Input文件夾中。

1.2方法運(yùn)用Citespace 5.3.R5軟件和EXCEL表格分別從年度發(fā)文量、國家-機(jī)構(gòu)分布情況、作者分布情況、期刊被引、關(guān)鍵詞及文獻(xiàn)被引進(jìn)行分析與可視化。通過關(guān)鍵詞來推測腸道菌群與便秘的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與研究趨勢。

2 結(jié)果

2.1年度發(fā)文量分析通過對基于腸道菌群的便秘研究年度發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析揭示該領(lǐng)域2001—2019年的研究文獻(xiàn)量變化，從總體上把握國際上該領(lǐng)域的研究態(tài)勢。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的便秘期刊發(fā)文量和文獻(xiàn)被引頻次呈上升趨勢。①2001—2007年共發(fā)表71篇，年平均發(fā)文10.14篇，總被引頻次824次，均篇117.7次，為該領(lǐng)域緩慢上升期；②從2008—2012年開始發(fā)文量小幅度上升，發(fā)文量共75篇；③2012—2014年發(fā)文量呈下降趨勢，文獻(xiàn)被引頻次總體處于上升期，總被引頻次2 243次；④2015—2019年該領(lǐng)域研究處于蓬勃發(fā)展期，2019年發(fā)文量為近年來最高值，高達(dá)78篇，總被引頻次8 419次，均篇1 683.8次。見表1，圖1、圖2。

表1 2001—2019年基于腸道菌群的便秘研究的年度分布情況

圖1 年度發(fā)文趨勢

圖2 年度引文趨勢

2.2國家與機(jī)構(gòu)分布應(yīng)用Citespace軟件可生成國家可視化圖譜：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量28個，連線44條；機(jī)構(gòu)可視化圖譜：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量85個，連線97條。發(fā)文量前5位的國家是美國、中國、日本、意大利、韓國，從發(fā)文量及中心性推斷美國、意大利、中國是腸道菌群和便秘領(lǐng)域的研究主力，而美國、意大利在該領(lǐng)域合作緊密，對于提高發(fā)文量具有獨(dú)特的優(yōu)勢。發(fā)文量排名前5位的機(jī)構(gòu)：南京大學(xué)、重慶大學(xué)、美國Cedars-Sinai醫(yī)學(xué)中心、美國梅奧診所、西南大學(xué)，從發(fā)文量及中心性推斷美國梅奧診所在該領(lǐng)域的影響最大，中國的機(jī)構(gòu)發(fā)文量躋身于前5位，表明我國在該領(lǐng)域研究進(jìn)展處于前沿，但是機(jī)構(gòu)發(fā)文量中心性較低，未進(jìn)入前5名，表明文獻(xiàn)在國際上影響力較低。見表2、表3，圖3、圖4。

表2 發(fā)文量和中心性排名前5位的國家

表3 發(fā)文量和中心性排名前5位機(jī)構(gòu)

圖3 國家可視化圖譜

圖4 機(jī)構(gòu)可視化圖譜

2.3作者分布與作者共被引分析通過作者合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜和作者共被引圖譜分析可以發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域的核心作者以及主要研究團(tuán)體，可為團(tuán)體之間開展合作提供參考依據(jù)。運(yùn)用Citespace5.6.R5軟件生成作者合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜（圖5）發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量114個，連線284條；生成作者共被引可視化圖譜（圖6），網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量456個，連線1 603條。發(fā)文量≥5篇的作者是XIN ZHAO 8篇、HAO ZHANG 6篇（Centrality：0.01）、XIAOLONG GE 6篇、NING LI 6篇、HONGLIANG TIAN 6篇、JIANFENG GONG 6篇、CHAO DING 6篇、YU QIAN 5篇、JIANXIN ZHAO 5篇、MARK PIMENTEL 5篇、WEI CHEN5篇。研究者以XIN ZHAO和YU QIAN、HONGLIANG TIAN和CHAO DING為主的研究團(tuán)隊(duì)形成緊密的合作交流關(guān)系，其中以XIN ZHAO為首的研究者在便秘領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。研究的主要內(nèi)容是發(fā)酵乳桿菌對由活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠的治療和預(yù)防作用［7-8］。HAO ZHANG發(fā)文量排名第2，但中心性排名最高，說明其文獻(xiàn)在國際上影響力較大，主要研究乳桿菌和雙歧桿菌對改善便秘癥狀的作用機(jī)制［9］。作者共被引頻次前5名的研究者分別是：PIMENTEL M（63次）、LONGSTRETH GF（58次）、DROSSMAN DA（56次）、GIBSON GR（52次）、ZHU LX（41次）；其中引文量最高的作者為PIMENTELM，主要研究：①腸道菌群與腸易激綜合征相關(guān)性［10］；②利福昔明對腸易激綜合征患者臨床癥狀的影響［11］；③腸道菌群多樣性及代謝產(chǎn)物對結(jié)腸轉(zhuǎn)輸時間的影響研究［12］。作者共被引中心性前5名研究者分別是：GIBSON GR（0.28）、CUMMINGS JH（0.19）、DROSSMAN DA（0.14）、CAMILLERI M（0.14）、KHALIF IL（0.13）。中心性排名最高的作者為GIBSONGR，主要研究方向是益生菌調(diào)整腸道微生物群結(jié)構(gòu)的作用機(jī)制［13］。

圖5 作者合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜

圖6 作者共被引可視化圖譜

2.4期刊被引分析運(yùn)用Citespace軟件分析得到期刊共被引圖譜，生成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)165個、連線474條，見圖7。期刊共被引排名前5位的期刊分別是：GASTROENTEROLOGY（291次）、GUT（262次）、AM J GASTROENTEROL（234次）、ALIMENT PHARM THER（185次）、DIGEST DIS SCI（171次）；中心性排名前5的期刊分別是：APPL ENVIRON MICROB（0.25）、BRIT J NUTR（0.21）、J NUTR（0.19）、GUT（0.18）、AM J CLIN NUTR（0.17）。結(jié)合期刊共被引排名及中心性分析，推測期刊GASTROENTEROLOGY、GUT、APPL ENVIRON MICROB在腸道菌群與便秘的研究領(lǐng)域影響力較高。

圖7 期刊共被引圖譜

2.5關(guān)鍵詞分析通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可以發(fā)現(xiàn)基于腸道菌群的便秘研究熱點(diǎn)，關(guān)鍵詞聚類分析可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究的主要方向。運(yùn)用Citespace軟件分析，合并gut microbiota，intestinal microbiota，gut microbiome，intestinal microflora等詞，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，形成節(jié)點(diǎn)215個、連線947條，見圖8、圖9，共形成8個不同的聚類，關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果表明，腸道菌群紊亂誘發(fā)與便秘相關(guān)疾病研究、微觀發(fā)病機(jī)制研究及臨床治療是腸道菌群和便秘領(lǐng)域的主要研究方向。高頻關(guān)鍵詞有constipation（177次）、gut microbiota（143次）、microflora（95次）、probiotics（88次）；中心性高的關(guān)鍵詞有diarrhea（0.19）、constipation（0.18）、metabolism（0.14）、gastrointestinal symptom（0.10）。從圖譜可以看出，除去與檢索策略相關(guān)的constipation和gut microbiota，共現(xiàn)頻次最高的詞是probiotics，即益生菌。益生菌是胃腸道系統(tǒng)內(nèi)的微生物，參與維持宿主機(jī)體健康，其作用機(jī)制主要包括抑制潛在病原菌生長、調(diào)節(jié)宿主微生物群、改善腸黏膜屏障功能以及刺激宿主產(chǎn)生免疫及清除功能［14］。此外，雙歧桿菌、乳酸菌、鏈脂肪酸、益生元、丁酸鹽、甲烷、新陳代謝等出現(xiàn)的頻率較高。由此可見，這些腸道細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物是基于腸道菌群的便秘研究熱點(diǎn)。

圖8 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖9 關(guān)鍵詞聚類圖譜

2.6文獻(xiàn)被引分析文獻(xiàn)共被引［15］指2篇不同的參考文獻(xiàn)被同一篇施引文獻(xiàn)同時引用，可以揭示特定領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)演變及發(fā)展趨勢。運(yùn)用Citespace軟件分析得到腸道菌群的便秘研究文獻(xiàn)共引圖譜，共有387個節(jié)點(diǎn)、1 183條連線，見圖10。從被引頻次來看，2001—2019年基于腸道菌群的便秘研究在國際上被引頻數(shù)最高的文獻(xiàn)是Lixin Zhu于2014年發(fā)表在《基因組學(xué)雜志》（Physiol Genomics）的文章，題為“便秘患者腸道微生物群的結(jié)構(gòu)改變”，其引用頻次為40次，運(yùn)用橫斷面研究進(jìn)行試驗(yàn)，深入探討腸道微生物群變化對便秘患者發(fā)生發(fā)展的影響［16］。研究引用軌跡發(fā)現(xiàn)，該文從2014—2019年處于持續(xù)被引用中，能夠看出基于腸道微生物群的便秘研究受到諸多學(xué)者關(guān)注。從中心性排名分析，影響力最高的被引文獻(xiàn)是以Manimozhiyan Arumugam為主MetaHIT團(tuán)隊(duì)于2011年發(fā)表在《自然》（Nature）的文章，題為“人類腸道微生物群的腸型”［17］，該研究首次提出“腸型”概念，將腸道菌群分為bacteroides、prevotella、firmicutes共3類，按照腸型對腸道菌群結(jié)構(gòu)分類具有潛在的臨床意義［18］。

圖10 文獻(xiàn)被引分析

文獻(xiàn)共被引分析結(jié)果，共形成10個聚類領(lǐng)域（聚類序號越大表明該聚類中包含的文獻(xiàn)越少），分別是：＃0慢傳輸型便秘、＃1腸易激綜合征、＃2腸道微生物群、＃3行為問題、＃4文獻(xiàn)綜述、＃5評估甲烷呼氣試驗(yàn)、＃6糞便質(zhì)地、＃7吸煙相關(guān)、＃8帕金森病、＃9胃腸道菌群的改變。圖11中實(shí)線長短代表該聚類的時間跨度，顏色的深淺代表時間的遠(yuǎn)近。其中聚類＃8是最新形成的聚類，可以認(rèn)為是腸道菌群和便秘領(lǐng)域的研究前沿和發(fā)展方向。由圖11可知，該領(lǐng)域早期研究的重點(diǎn)在臨床試驗(yàn)和診斷方面（＃4review article、＃5evaluating breath methane），＃4主要通過收集腸道細(xì)菌參與腸易激綜合征、炎癥性腸病、胰腺炎和慢性肝病發(fā)病機(jī)制相關(guān)臨床試驗(yàn)證據(jù)，證明益生菌可能通過參與調(diào)節(jié)腸道菌群和激活人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮治療作用，揭示了益生菌治療的重點(diǎn)在于選擇針對疾病適應(yīng)證的菌株。評估呼吸甲烷［19］等標(biāo)志物使診斷慢性便秘及便秘型腸易激綜合征變得更為準(zhǔn)確。在此之后研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向病因與發(fā)病機(jī)制（＃2enteric microbiota、＃7linking smoking、＃9altered gastrointestinal microbiota）。便秘發(fā)生與體內(nèi)乳桿菌、雙歧桿菌以及擬桿菌數(shù)量減少，梭桿菌和腸桿菌數(shù)量增加相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，吸煙會影響腸道微生物的組成，主要涉及擬桿菌屬、厚壁菌門和放線菌門等［20］。關(guān)注與腸道菌群相關(guān)的病種研究及臨床治療（＃0slow transit constipation、＃1irritable bowel syndrome、＃3behavioral problem、＃6stool consistency、＃8parkinsons disease）。由腸道菌群紊亂誘發(fā)與便秘相關(guān)的疾病主要包括便秘型腸易激綜合征、自閉癥譜系障礙、帕金森病、慢性輸型便秘。研究表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制腸道微生物群主要通過腎上腺素能神經(jīng)元傳遞信號，并參與調(diào)節(jié)腸運(yùn)動和神經(jīng)免疫應(yīng)答［21］。“菌群-腸-腦軸”學(xué)說的發(fā)展為帕金森病的治療提供了新的方向。微生態(tài)制劑、糞菌移植等可以通過調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡改善糞便黏稠度、增加糞便排出頻率、減少結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)時間達(dá)到治療目的，進(jìn)而提高患者的生活質(zhì)量［22］。

圖11 文獻(xiàn)被引timeline視圖

3 討論

近年來，腸道菌群和便秘的研究領(lǐng)域發(fā)文量明顯增加，引起諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注。通過對關(guān)鍵作者分析，其中XIN ZHAO、HAO ZHANG等發(fā)文量位居前列，上述作者部分合作頻繁，部分交流較少，僅限于單個小團(tuán)體。研究的國家及機(jī)構(gòu)遍布全球，該領(lǐng)域研究最成熟的國家是美國和中國，主要研究機(jī)構(gòu)集中在大學(xué)。其中美國Cedars-Sinai醫(yī)學(xué)中心以及梅奧診所作為權(quán)威機(jī)構(gòu)，與各國之間開展合作關(guān)系，共同推進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展，影響力深遠(yuǎn)。通過對關(guān)鍵詞的分析，可以了解腸道菌群和便秘的研究熱點(diǎn)主要是腸道細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物。便秘患者的腸道菌群中糞腸桿菌、乳酸鏈球菌、芽孢桿菌和埃希-志賀菌屬占主導(dǎo)地位［23］，這些菌群的微生態(tài)失衡是引起便秘的一個重要原因，而益生菌如乳酸桿菌、酪酸桿菌產(chǎn)生醋酸和乳酸等酸性代謝產(chǎn)物［24］，能有效降低腸腔內(nèi)pH值，刺激腸道蠕動輔助排便，為微生態(tài)制劑運(yùn)用于便秘的治療提供了理論基礎(chǔ)。通過文獻(xiàn)共被引分析發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域研究的動態(tài)為腸道菌群失調(diào)誘發(fā)與便秘相關(guān)疾病研究、病因與發(fā)病機(jī)制及臨床治療。便秘型腸易激綜合征、自閉癥誘系障礙、帕金森病、慢性傳輸型便秘是腸道菌群與便秘相關(guān)的臨床研究熱點(diǎn)病種。帕金森病和便秘的關(guān)系與腸道微生物群通過免疫反應(yīng)影響循環(huán)中抗感染與促炎因子水平相關(guān)，間接影響大腦功能及行為活動［25］。隨著“菌群-腸-腦軸”學(xué)說的深入研究，使帕金森病的研究成為該領(lǐng)域的新近前沿。表明腸道菌群的便秘研究領(lǐng)域在疾病譜中不斷延伸。目前治療上西醫(yī)聚焦于對具體菌種種植的研究和微生態(tài)制劑的應(yīng)用，中醫(yī)藥在臨床中治療便秘不良反應(yīng)少且兼有補(bǔ)益功效，展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。通過口服中藥調(diào)控腸道菌群平衡治療便秘的機(jī)制研究在不斷發(fā)展完善中。通過對期刊分析發(fā)現(xiàn)，GASTROENTEROLOGY雜志刊載了該領(lǐng)域的高影響力文獻(xiàn)，方便為后續(xù)科研人員提供信息來源。

本文運(yùn)用Citespace5.6.R5軟件對近十年腸道菌群和便秘的研究現(xiàn)狀進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和可視化分析，并進(jìn)行知識圖譜繪制，協(xié)助相關(guān)專業(yè)人士梳理全球范圍內(nèi)腸道菌群和便秘研究的現(xiàn)狀，羅列出關(guān)鍵作者和核心機(jī)構(gòu)并分析其研究方向，以便及時掌握該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和未來的研究趨勢。同時為各科研機(jī)構(gòu)及作者之間拓展合作網(wǎng)絡(luò)，搭建學(xué)術(shù)交流提供信息平臺，進(jìn)一步鞏固團(tuán)隊(duì)在腸道菌群和便秘研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位，共同提高科研水平、推動腸道菌群和便秘研究領(lǐng)域向新的里程發(fā)展。但是本研究存在不足之處，僅納入了Web of Science核心合集文獻(xiàn)，文獻(xiàn)數(shù)量有限，雖然對某些意義相同的專業(yè)術(shù)語進(jìn)行了合并，但存在偏倚可能。