近20年穿心蓮內酯研究的知識圖譜分析*

袁果真，賈秋蕾，石晶晶，石樹青，許榮榮，胡元會

（1.中國中醫科學院廣安門醫院，北京 100053；2.陜西中醫藥大學，陜西 咸陽 712000）

穿心蓮內酯（andrographolide）是從爵床科草本植物穿心蓮[Andrographis panicultata(Burm.f.)Nees]全草或葉中提取的一種二萜內酯類化合物，為穿心蓮的主要活性成分。現代藥理學研究表明，除了抗菌、抗病毒活性外，穿心蓮內酯具有調節免疫、抗腫瘤、心血管保護、抗肥胖、抗糖尿病、神經保護、促進骨骼肌再生等作用[1-3]。穿心蓮內酯及其衍生物制劑也在臨床中得到了一定范圍的應用。然而，國內外研究穿心蓮內酯的相關文獻并不豐富，分布也相對零散，使廣大有意于穿心蓮內酯研究和開發的醫學工作者和藥物研發人員不能對穿心蓮內酯在國際上的研究現狀與趨勢有一個全面直觀的認識。因此，本研究利用科學知識圖譜生成工具CiteSpace，對近20年收錄于Web of Science（WoS）核心數據庫和化學索引數據庫的以穿心蓮內酯為研究主題的文獻進行可視化分析，以期為了解穿心蓮內酯的研究和應用現狀提供更為系統直觀的認識，進而為穿心蓮內酯的藥用開發與臨床應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源 研究數據均來源于Web of Science（WoS）數據庫（http://apps.webofknowledge.com），檢索策略為主題檢索TS=“Andrographolide”，其他條件設置為“語種：English”；時間跨度：2001—2020年；索引數據庫：WoS Core Collection，Current Chemical Reactions,Index Chemicus。根據Web of Science自帶的文獻分類標簽，排除了會議摘要、會議論文、討論和注釋等不完整或未正式出版的文獻，以及書評等非期刊論文和勘誤、重印等重復文獻，最終共獲得1 184條結果。然后將這些文獻的相關信息，包括作者、標題、摘要和被引用的參考文獻等以純文本的格式導出，最后將全部的文本名稱修改為“download_****.txt”，導入CiteSpace 5.7.R2進行文獻計量和可視化分析。

1.2 研究方法 將WoS數據下載的文獻數據導入CiteSpace 5.7.R2后，首先進行去重處理。運行去重程序后可知，本研究所納入文獻無重復，可直接使用原始數據進行后續分析。CiteSpace支持對來自WoS的大量科學文獻的各種網絡進行結構和時間分析，包括引用文獻的國家、機構和作者的合作網絡，以及術語、關鍵詞和學科類別的共現網絡，還有參考文獻及其作者和來源期刊的共被引網絡，以幫助確定快速增長的主題領域，發現出版物領域中的引用熱點，將復雜網絡分解為集群，使用引用文章中的術語自動標記集群等[4-5]。分析結果以可視化圖譜的形式展示，圖中的節點表示分析的項目，該對象出現頻數（或被引頻數）越多，節點就越大。節點內圈中的顏色及厚薄度表示不同時間段出現（或被引）頻數。節點之間的連線則表示節點間的共現或共引關系，線條越粗，表明共現（或共引）的強度越高。在生成的網絡圖譜中，節點的數量表示為N,節點間連線的數量表示為E，而網絡中實際存在的邊數與可容納的邊數上限的比值則為網絡密度（density）。網絡密度越大，各節點之間的聯系越緊密。同時，CiteSpace引入中介中心性（betweenness centrality）這一常用的網絡拓撲學參數來評估節點在網絡中的重要性，以此來發現和衡量某一研究項目在相關領域的影響力和重要性。當節點的中介中心性＞0.1時，圖譜中會以紫色的圓環顯示，表示這一節點是重要而值得關注的。此外，CiteSpace還允許將一些數據以聚類的形式進行分析，即將相似的對象組合在一起來確定相關的研究領域。集合的大小是分組對象的數量，CiteSpace將ID#0分配給形成的最大集群，將ID#1分配給第二大集群，依此類推[6]。一般認為，聚類模塊值（Modularity Q）>0.3時聚類是顯著的，聚類平均輪廓值（Mean Silhouette）>0.5時聚類是合理的，聚類平均輪廓值（S）>0.7時聚類是令人信服的[7]。本研究中選取國家、機構、作者、關鍵詞和參考文獻作為研究項目，時間跨度為2001—2020年，每2年為1個時間切片，Links中Strength設置為Cosine,Scope設置為Within Slices，選取每個時間段內頻數最高的50個節點(Top N=50)，不使用算法對網絡進行修剪，其余設置均為默認參數，分次繪制可視化圖譜和表格[8]。

2 結 果

2.1 時間分布 論文的年刊發量可以反映一個學科知識的發展速度，也是了解該領域發展趨勢的一個重要指標[9]。將近20年穿心蓮內酯相關研究的年度文獻數量繪制成折線圖進行分析。發文量雖有波動，但總體上呈逐步增加的趨勢，尤其是2012年以后，年度文獻數量較前期明顯增加，文獻增長量在2013年和2017年達到了兩輪小高潮，分別較上一年增加了24篇和23篇。（見圖1）

圖1 2001—2020年穿心蓮內酯研究的年度發文量分布

2.2 國家分布 科學合作已經成為科學研究中的一個重要方面，國家之間的科學合作不僅促進了科學技術的突破和創新，也增加了各國的科技成果交流，是推動科學發展的巨大力量[10]。利用CiteSpace生成國家合作網絡，展示了各國在穿心蓮內酯研究方面的合作發文關系。（見圖2）該網絡由58個節點，230條邊組成，網絡密度為0.139 1，表示該網絡共納入58個國家，國家間的合作發文較多。合作發文量前5的國家分別是中國（588篇）、印度（284篇）、馬來西亞（85篇）、美國（84篇）和泰國（75篇）。其中尤以中國和印度突出，合作發文量遠超其他國家。結合中心性可推斷，印度、美國、馬來西亞、泰國、瑞典是在穿心蓮內酯研究這一領域具有較高影響力的國家。（見表1）

表1 發文量前10的國家

圖2 研究國家合作網絡

2.3 機構與作者分布 學術共同體是從事學術活動的主體和承擔者，包括這一領域內的學者及其所屬的學術機構。將研究機構和作者進行可視化圖譜分析，可以發掘有影響力的學術共同體和潛在的合作機構及合作者的信息，并幫助研究者建立合作關系[11]。使用CiteSpace生成研究穿心蓮內酯的作者-機構混合網絡圖譜。（見圖3）該網絡由464個節點和1 426條邊組成，網絡密度為0.013 3，表示共納入464個機構和作者，但網絡密度較低，意味著這些學術機構及學者之間的協作和互動性較差，以各機構內部的合作為主。結合中心性可推斷（見表2～3），馬來西亞博特拉大學、新加坡國立大學、暨南大學和中國醫科大學是研究穿心蓮內酯的核心機構，并依托于這些機構分別形成了以暨南大學藥學院王玉強，馬來西亞博特拉大學醫學部STANSLAS J，以及新加坡國立大學醫學院WONG W S F等為代表的學術共同體。這些學術團隊在穿心蓮內酯結構修飾，以及其抗炎、抗腫瘤的藥理作用和機制方面卓有成效[12-14]。但是，由于這些學術團隊之間的合作很少，在這一領域還沒出現極具影響力的核心作者。

圖3 2001—2020年穿心蓮內酯研究機構-作者混合分布網絡

表2 發文量前10的機構

表3 發文量前10的作者

2.4 關鍵詞分析

2.4.1 關鍵詞共現 關鍵詞是研究文獻主題的重要指標之一，能夠簡潔地反映文獻主題內容。CiteSpace能夠進行關鍵詞共現網絡分析，其基本原理是對一組詞兩兩統計它們在同一組文獻中出現的頻數，通過這種共現頻數來度量它們之間的親疏關系。圖4所示的關鍵詞共現網絡由491個節點和3 159條邊組成，網絡密度為0.026 3，表示共納入了491個關鍵詞，其中兩兩同時出現在某一篇文獻中的頻數為3 159次。同時，可結合關鍵詞在網絡中的中介中心性來衡量這一主題在相關領域的重要性。從表4可以得知，在化合物研究方面，主要是關于穿心蓮內酯的提取及其類似物和衍生物的研究。在基礎實驗方面，以體外細胞實驗和在體的大鼠實驗為主，相關研究主要圍繞穿心蓮內酯的藥理作用和機制，包括炎癥、細胞凋亡和氧化應激及其相關蛋白、基因的激活與抑制。臨床試驗的數量雖然較少，但雙盲臨床試驗這一主題的影響力和重要性卻相對最高（中介中心性=0.11），這也符合循證醫學關于證據等級的推薦。在美國紐約州立大學醫學中心提出的九級證據金字塔中，隨機對照雙盲試驗的證據質量屬于第二級，僅次于系統綜述和Meta分析。此外，從中介中心性來看，新穿心蓮內酯（C26H40O8）是另一個重要的研究主題，新穿心蓮內酯又稱穿心蓮丙素、穿心蓮新甙等，是穿心蓮內酯的類似物，其較穿心蓮內酯（C20H30O5）的優勢之一就是沒有苦味，這極大地改進了口服穿心蓮內酯（俗稱“苦味之王”）患者的依從性。

表4 高頻與高中心性關鍵詞

圖4 關鍵詞共現視圖

2.4.2 關鍵詞聚類 當關鍵詞的數量過于龐大時，難以歸納和總結其所代表的研究主題，而聚類分析則能幫助解決這一問題。聚類是基于分析對象的相似性對文獻中的術語進行分類和評分，并將每一個聚類中得分最高的術語選為代表，即聚類的標簽。圖5和表5展示了基于對數似然比（Log-likelihood ratio,LLR）算法的關鍵詞的聚類結果，聚類模塊值（Q）=0.431 2＞0.3，聚類平均輪廓值（S）=0.736 8＞0.7，表明該聚類結果是顯著且令人信服的。聚類結果主要劃分為8個集群，分別為藥物試驗（#0 drug trail）、信號通路（#1 signaling pathway）、自由基生成（#2 radical production）、穿心蓮（#3 andrographispaniculata）、癌癥療法（#4 cancer therapy）、氧化應激（#5 oxidative stress）、植物提取物（#6 plant extract）、強協同誘導（#7 strong synergistic induction）。其中強協同誘導這一關鍵詞的LLR值最大，表示它是具有最強代表性的聚類標簽，而這一聚類的輪廓值為0.949，也表明這一聚類結果是令人信服的。

表5 關鍵詞聚類列表

圖5 關鍵詞聚類視圖

在自然聚類的基礎上，將聚類結果以時間線視圖的方式展示，可以更直觀地反映穿心蓮內酯相關研究的主題隨時間的演變趨勢和相互影響的關系。結合圖6關鍵詞聚類的時間線視圖可知，這一階段早期的研究主要是探討穿心蓮內酯的協同誘導作用，如與化療藥物的協同抗腫瘤作用[15]，后期則急劇減少。隨后的研究開始聚焦于穿心蓮內酯的抗氧化應激和抗腫瘤的作用。關于穿心蓮內酯的藥物試驗和信號通路研究則一直是這一領域的熱點話題，并且同其他主題的研究也存在著較為密切的聯系。

圖6 關鍵詞聚類時間線圖

2.4.3 關鍵詞突現 關鍵詞突現是指該關鍵詞在較短時間內出現頻數顯著增加，根據突現詞的詞頻變化可以判斷研究領域的前沿與趨勢。相較于時間線視圖，關鍵詞的突現檢測不受時間切片設置的限制，能夠將關鍵詞的突現時間具體到檢測時間段的每一年。圖7顯示了突現強度最高的25個關鍵詞，涉及穿心蓮內酯的衍生物、保肝作用、抗炎和抗氧化作用，質譜法、口服生物利用度、毒性等基礎藥理學的內容，以及給藥、機制和通路等臨床藥理學的內容。從突現的時間段上來看，前10年中除了2005年、2006年外，每年至少都有1個熱點關鍵詞出現，早期的研究圍繞新穿心蓮內酯和保肝作用為主，并且其熱度均長達5年以上。隨后關于一氧化氮合酶（NOS）、高效液相色譜法（HPLC）等調控靶點和檢測技術相關的內容興起。后10年突現的熱點關鍵詞相對較少，這一時期的研究主要圍繞穿心蓮內酯衍生物、口服生物利用度、制劑等基礎藥理學的內容開展。目前這一領域的前沿熱點為2016—2018年興起的關于穿心蓮內酯的毒性、給藥、機制和抗炎等內容，并持續至今。

圖7 突現關鍵詞

2.5 文獻共被引分析 文獻共被引是指兩篇參考文獻同時被第3篇施引文獻引用，共被引頻數越高，說明這兩篇文獻相似之處越多，關聯強度也越大。引用頻數是確定某一領域內核心文獻最常用的度量依據，高被引文獻通常是該領域作者關注的主要對象，具有較高的影響力。從表6可知，新加坡國立大學醫學院藥理學系的LIM J C W于2012年發表的一篇關于穿心蓮內酯及其類似物的綜述共被引頻數最高（63），其主要總結了穿心蓮內酯及其類似物14-脫氧-11，12-二氫穿心蓮內酯和新穿心蓮內酯的抗炎（改善哮喘、中風、關節炎和上呼吸道感染中炎癥）、抗腫瘤（抑制癌細胞的增殖、存活、轉移和血管生成）的研究及其潛在的作用機制[16]，對已有的相關研究進行了較為全面和系統的整合，為該領域的研究者提供了豐富的文獻信息。共被引頻數第2的文獻則來自于科威特大學醫學院藥理學和毒理學系ABU-GHEFREH A A團隊，是1項基于動物實驗和細胞實驗的原創性研究，其證明了穿心蓮內酯通過抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）而在體內外發揮抗炎活性，從而可以應用于治療支氣管炎哮喘等炎癥性疾病[17]。此外，期刊的影響因子（impact factor,IF）也能一定程度上反映其所收錄論文的學術水平和影響力。在共被引頻數最高的10篇論文中，影響因子最高的是新加坡國立大學WONG W S FRED團隊于2009發表于American journal of respiratory and critical care medicine雜志上一篇文章（2019年該期刊IF=12.449）。文章證實了穿心蓮內酯通過抑制NF-κB信號通路來緩解過敏性哮喘[14]。從中介中心性的度量水平來看（表7），共有5篇文獻的中介中心性>0.1。這些文獻仍然圍繞著穿心蓮內酯的抗炎和抗腫瘤作用進行，但在具體的研究對象和機制的闡釋上更加多元化，如中心性最高的文獻（中介中心性=0.18）表明穿心蓮內酯能夠下調體液和細胞適應性免疫反應而減輕小鼠實驗性自身免疫性腦脊髓炎，實際上穿心蓮內酯的這種免疫調節能力也是一種抗炎作用[18]。中介中心性排序第2和第3的文獻則證明了抗氧化應激是穿心蓮內酯能發揮抗炎作用的可能機制之一[19-20]。在抗腫瘤方面，穿心蓮內酯靶向細胞內還原型谷胱甘肽（GSH）和c-Jun NH（2）-末端激酶（JNK）誘導肝癌細胞的細胞毒作用，以及抑制致癌基因肉瘤基因（Sarcoma gene，Src）的表達，從而發揮抗癌作用[21-22]。

表6 高頻（排名前10位）共被引文獻

表7 高中心性（排名前10位）共被引文獻

綜上所述，穿心蓮內酯及其類似物或衍生物的抗炎作用是這一領域最主要且最具影響力的主題，其次是抗腫瘤和抗病毒的研究。

圖8 參考文獻共被引視圖

3 討 論

目前已有多種穿心蓮制劑應用于臨床，如喜炎平注射液、穿琥寧注射劑、炎琥寧注射劑、蓮必治注射劑、復方穿琥寧涂膜劑等，但對于穿心蓮內酯這一主要有效成分的認識仍十分有限[23]。本研究采用知識圖譜工具CiteSpace對近20年以穿心蓮內酯為主題的英文文獻進行了可視化分析，獲得了一些穿心蓮內酯及其相關研究的信息。

以穿心蓮內酯為研究主題的年度發文量總體上在波動中逐年增加，表明這一領域在穩步發展，并在近7年獲得越來越多的關注。出現這種趨勢，一方面是由于天然化合物在國際上受到越來越多的關注，另一方面與質譜等技術的進步有關。

在發文地區分布上，雖然學術界普遍傾向于認為穿心蓮是印度的一味傳統草藥，但關于穿心蓮內酯的研究并不局限于南亞半島，而是廣泛分布于亞洲、歐洲、北美洲、南美洲和大洋洲等地的國家與地區，但仍以亞洲國家和地區為主。此外，這些國家和地區的分布上存在一個共同點，即發文量前10的國家大都位于熱帶/亞熱季風區或熱帶雨林區，長夏多雨，氣候濕熱，甚至終年炎熱多雨。從中醫理論來看，一方面，長期在這類地區生活的人易形成濕熱體質；另一方面，高溫多雨環境易滋生蚊蟲，從而造成疫癘的傳播與流行。穿心蓮內酯提取自具有清熱燥濕作用的穿心蓮，可發揮清熱解毒，消炎止痛之功效，被譽為“天然抗生素”。穿心蓮內酯在此類濕熱地區應用頻率高、價值大，故其相關研究較其他地區數量多，影響力也更大。

在機構和作者合作方面，進行穿心蓮內酯研究的學術機構和作者數量很多，也產生了一些極具影響力的核心機構，但合作網絡的密度較低，意味著這些主要的研究機構之間并沒有進行太多的跨機構合作，而是以各個團隊的內部合作為主。因此，目前這一領域還未出現具有強影響力的核心作者。今后，各機構的學者之間應加強在穿心蓮內酯研究上的合作，共同推動這一領域的發展。

關鍵詞分析和文獻共被引分析則反映了穿心蓮內酯這一領域的研究熱點和知識結構。兩部分的分析結果比較一致，主要可以概括為以下幾個方面。在穿心蓮內酯相關的化合物開發方面，早期以新穿心蓮內酯為主，以后逐漸提取或合成了更多的穿心蓮內酯類似物和衍生物；在化合物的提取和檢測上，質譜技術一直占據著相當重要的地位；在基礎藥理學方面，關于穿心蓮內酯的口服生物利用度、毒性、制劑方式等是近五六年比較受關注的問題。穿心蓮內酯的藥效研究則主要集中于肝臟保護、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化和抗炎5個方面。保肝作用和抗病毒最早開始被廣泛研究，但目前藥效研究的熱點已轉向抗腫瘤和抗炎，以及其可能的作用機制。在藥效驗證方面，到目前為止仍以動物實驗和細胞實驗為主，但無論是高頻被引文獻還是高中介中心性文獻，絕大多數都是在探索和驗證穿心蓮內酯或其類似物和衍生物的抗炎和抗腫瘤作用，相關的臨床試驗較少。因此加強穿心蓮內酯的臨床藥效驗證及機制探索是其未來發展和應用的重中之重。

本研究為了解穿心蓮內酯這一多效化合物提供了一些比較有價值的信息，為相關研究者識別了潛在的合作機構和合作學者，挖掘了主要的研究方向和熱點話題，對穿心蓮內酯在今后進行更廣泛和深入的研究具有一定的指導意義。但本文仍然存在一些局限性，一方面由于CiteSpace目前還不能對不同語種數據庫的文獻進行合并分析，因而只納入了英文文獻，一定程度上忽視了國內的穿心蓮內酯研究情況；另一方面，本研究只是從發文量、作者、機構、關鍵詞和參考文獻等宏觀角度對穿心蓮內酯的研究情況進行分析，沒有逐一分析每篇文獻的具體內容，可能會造成一些信息的遺漏，有關穿心蓮內酯的研究情況仍有待從其他角度進行進一步的探討和分析。