何首烏研究動態和發展趨勢的CiteSpace知識圖譜可視化分析

周觀琳,池鑫宇,陳泓,李紹燕,楊柯,曾春暉

(廣西中醫藥大學藥學院,廣西 南寧 530200)

何首烏為蓼科植物何首烏(PolygonummultiflorumThunb.)的干燥塊根,其起始記載可追溯到《神農本草經》。據中醫理論,何首烏性微溫,味甘,入肝、腎經,具有解毒、消癰和潤腸通便等功效[1]。近年來,國內外對何首烏的現代研究取得了不斷深入的進展。研究表明,何首烏具有抗氧化[2]、延緩衰老[3]等作用;其中二苯乙烯苷類[4]、蒽醌類成分[5]是其主要活性成分。目前已有大量中、英文文獻涉及何首烏的研究,但相關文獻計量統計尚未見報道。因此,進一步分析何首烏中外研究的動態和差異,有助于推動其研究開發。

CiteSpace是由陳超美教授基于Java開發的一款多元、動態和分時的可視化分析工具[6]。本研究利用CiteSpace可視化軟件快速梳理了何首烏中、外文文獻的研究現狀及發展歷程,通過構建知識圖譜和分析學科合作網絡,對何首烏研究的熱點和趨勢進行了探索,全面評估了相關研究的發展趨勢和質量,為挖掘和發現相關領域新的理論提供了參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源與檢索中文文獻資料數據來源于中國知網全文數據庫(CNKI),設定檢索詞(主題=“何首烏”);來源類別:全部期刊;選擇學術期刊;外文文獻數據來源于Web of Science核心合集數據庫(WOS),設定檢索詞(TS=“polygonum multiflorum”);時間段設置:2002年1月1日至2022年12月30日;通過查看摘要與關鍵詞進行人工刪除不符合篩選要求的文獻條目如會議文獻、外文文獻等,以及排除重復文獻,確定最終納入文獻量。

1.2 數據轉化將文獻的題錄信息以Refworks的格式導出,使用CiteSpace 6.2.R4內置的轉換功能進行數據轉換后進行后續的數據分析。

1.3 分析方法對納入文獻進行分析,以作者、機構、關鍵詞為節點類型設置分析參數:Time Slicing:2002—2022(Slice length=3);Selection Criteria:g-index,k=20;繪制相關知識圖譜。

2 結果

2.1 文獻年發表量及趨勢分析通過CNKI和WOS檢索2002—2022年期間關于何首烏的相關文獻,最終納入統計分析中文文獻3 468篇,外文文獻584篇,數量分布圖見圖1。中文文獻2002—2008年發文量迅速上升,2008年最高發文量達216篇;2009—2016年呈波動式變化,2016—2022年發文量下滑后有回升趨勢,但最低的發文量也有102篇。外文文獻2002—2010年發文量低穩態發展,年發表量<10篇;2011—2019年迅速發展,2019年最高發文量達57篇,2020—2022年發文量波動上升。

2.2 作者合作網絡分析中文文獻作者合作網絡圖(見圖2A)顯示共有462名作者被納入分析,發文量≥20篇的作者共有17位,其中馬雙成累計發文量最高(47篇),其次為汪祺(44篇);形成了以馬雙成、汪祺和肖小河、王伽伯等為核心的研究團隊,中高產作者之間的聯系密切,存在合作關系。外文文獻圖譜(見圖2B)共納入274名作者,發文量≥10篇的作者共有8位,Niu Ming是發文量最高的作者,達18篇,形成了以Niu Ming、Wei Feng、Huang Zhihai為主的核心團隊。值得注意的是中外文文獻作者的中介中心性均小于0.1,因此要加強研究者之間的交流和合作,以促進該領域的全方位深入研究。

圖2 何首烏中文(A)和外文(B)文獻作者合作圖譜

2.3 機構合作網絡分析研究機構是研究者進行科學研究的主要陣地,機構間的合作有助于推動學術資源的高效配置,通過優勢互補和人才輸送交流提高科研產出效率和質量。中文文獻的可視化分析圖(見圖3A)中共有324個研究機構參與,主要集中在各研究所和中醫藥院校,其次是一些醫藥公司。其中,中國食品藥品檢定研究院和北京中醫藥大學發表的文獻數量相對較高,分別為46篇和40篇。值得注意的是,中國中醫科學院中藥研究所在研究機構之間成為了關鍵的連接節點,其中介中心性指數達到了0.13,表明其與其他研究機構之間具有重要的聯系和作用。外文文獻機構的知識圖譜中(見圖3B),共計189個機構,其中Beijing University of Chinese Medicine、Chinese Academy of Medical Sciences - Peking Union Medical College分別發表了38、33篇文章,是在該領域中貢獻較為突出的研究機構。

圖3 何首烏中文(A)和外文(B)文獻機構合作圖譜

2.4 發文期刊分析2002—2022年國內關于何首烏的發文量超過10篇的期刊有23個(見圖4A)。其中《中國中藥雜志》刊載量最高(42篇),載文量超過30篇的期刊有《中國中藥雜志》《中國藥物警戒》《中草藥》《時珍國醫國藥》,說明目前國內有越來越多的學者關注何首烏的研究。相關論文發表在高水平的學術期刊上反映了該領域的最新成果和前沿動態,其研究意義深遠。WOS發文量超過5篇的期刊有24個(見圖4B);累計發文量最高的期刊為Journal of Ethnopharmacology(38篇)。

圖4 CNKI(A)和WOS(B)中何首烏研究的發文期刊分布情況

2.5 關鍵詞分析

2.5.1 關鍵詞共現分析從“何首烏”的中文文獻中提取的關鍵詞進行可視化分析(見圖5A)。關鍵詞共現圖譜中,節點的大小與關鍵詞出現頻次的呈正比,節點的年輪第一個內圈色調表示的是首次共現的時間。可視化圖譜中N=452,E=544,Density=0.005 3,表示共有392個關鍵詞,有469條連線,網絡的整體密度為0.005 3。從出現頻次角度分析(見表1),何首烏的研究熱點主要集中在研究炮制工藝(關鍵詞:制何首烏、炮制),成分(關鍵詞:大黃素),質量研究方向(關鍵詞:質量標準、含量測定),以及何首烏的肝損傷受到廣泛關注(關鍵詞:肝損傷、肝毒性)。值得注意的是,高中介中心性[6]可用于發現和衡量研究內容的重要性,并以紫色圈進行重點標注(中介中心性>0.1)。中介中心性強弱與外圍紫色層的厚度呈正比,圖中顯示節點大黃酸(0.50),抗衰老(0.44),反式-2(0.44),肝毒性(0.38),代謝酶(0.33)以及黑豆汁(0.32)等高中介中心性的關鍵詞。

表1 何首烏中英文文獻出現頻次前10個關鍵詞

圖5 何首烏中文(A)和外文(B)文獻的關鍵詞共現圖譜

對外文文獻進行可視化分析(見圖5B),高頻關鍵詞如表1所示。可視化圖譜中共計289個節點,439條連線,網絡密度為0.010 5,表明關鍵詞之間的聯系緊密。研究熱點集中在成分(關鍵詞:Constituents、Tetrahydroxystilbene glucoside)、作用機制(關鍵詞:Oxidative stress、Activation)以及何首烏的體外實驗(關鍵詞:In vitro、Cells);其中圖中顯示的高中介中心性關鍵詞為accumulation(0.35)、Alzheimer′s disease(0.33)、apoptosis(0.30)、injury(0.30)、liver(0.29)、cells(0.25)以及emodin(0.24)等。

2.5.2 關鍵詞聚類分析運用Log-likelihood ratio(LLR)算法對中文文獻的關鍵詞進行聚類且取排名前19個聚類進行分析(見圖6A),聚類圖的Q值為0.871 6,S值為0.966 2。將聚類模塊分為3大類:第一類何首烏的生物活性,包括#0毛狀根、#3大黃素;第二類炮制制備與質量標準,包括#2炮制、#4質量標準、#10薄層鑒別、#15制備、#16數據挖掘以及#17影響;第三類肝毒性和藥理作用,包括#6肝毒性、#11藥理作用、#13脂肪肝以及#14衰老。對外文文獻的關鍵詞進行聚類且取排名前16個聚類進行分析(見圖6B),聚類圖的Q值為0.817 6,S值為0.924 9,歸納整理各聚類的關鍵詞,主要有:第一類何首烏的藥理特性與應用,包括#0 antioxidant activity、#3 neuroprotection、#9 memory、#10 growth factor、#6 cyclophosphamide以及#15 acid phosphatase;第二類成分研究,包括#4 tetrahydroxystilbene glucoside、#2 stilbene glycoside、#12 resveratrol以及#14 chemical analysis;第三類何首烏栽培技術研究,包括#11 adventitious root culture、#13 weeds inhibition。

2.5.3 關鍵詞的突顯分析在CiteSpace中進行了中文文獻關鍵詞的突現分析(見圖7A),在2014年至2022年期間,國內學者關注何首烏的最新研究方向主要集中在肝損傷,肝毒性,代謝組學,作用機制,九蒸九曬以及數據挖掘等方面。其中,“肝毒性”成為研究重點,其突顯值最高,為20.66。此外,研究方向也從之前的脂肪肝(2002—2007年)逐漸轉向衰老(2008—2013年)。外文文獻的突顯詞中(見圖7B),在2017年至2022年期間,關注的最新研究方向為何首烏藥理研究以及其毒性和肝損傷等潛在風險;2011—2016年的研究主要集中在何首烏對阿爾茨海默病的改善作用及其在細胞凋亡方面的效果研究;其中,關鍵詞“阿爾茨海默病”的突顯值最高,為4.67。

3 討論

本研究利用CiteSpace軟件對2002—2022年期間發表在CNKI和WOS數據庫中的關于何首烏的文獻進行了可視化分析,人工挖掘和整理可視化圖譜節點背后的信息,揭示了近20年何首烏的主要研究領域、作者、機構、期刊和關鍵詞。

3.1 發文量和作者機構分析從發文量、發文作者和機構分布可知,國內外的發文量差異較大,國內呈現先增后減的趨勢,國外前期研究進展緩慢,近年來發文量保持上升趨勢,提示中藥何首烏受到持續的關注。此外,國內外均出現發文作者數量多,且研究相對獨立的現象,中國研究者是外文高產作者的主要群體,但團隊之間合作不強,聯系程度松散。其中,作者的中心性均小于0.1,這一現象表明,由于缺乏發展領軍人物的帶領,相關研究領域沒有形成有效的橋梁,從而影響了該領域內知識、技術及應用的交流和提升。中文研究機構發文量排名前2位的是中國食品藥品檢定研究院、北京中醫藥大學;研究機構分析也顯示外文發文量排名前2位的是北京中醫藥大學、中國醫學科學院-北京協和醫學院學。以上結果提示何首烏研究的主要群體和研究機構集中在國內,這與何首烏作為傳統中藥且主要產地在國內的情況相符合。同時中、英文文獻作者和機構合作網絡顯示,中國中醫科學院中藥研究所為關鍵的連接節點,其中心性大于0.1,主要的研究內容是使用UPLC[7]、HPLC[8]、ITS2條形碼[9]、紅外光譜[10]和ICP-MS[11]等技術進行關于何首烏的質量控制、炮制加工、鑒定、治療效果和潛在毒性相關的一系列研究。

3.2 期刊分析在期刊分析結果中,Journal of Ethnopharmacology的累計發文量最高,該雜志為民族藥理學學術期刊,發表了大量有關藥用植物和傳統藥物的研究成果,主要目標是推進對民族藥物的研究,增進對傳統藥物和民族醫藥的認識,并探討其藥理學、藥效學以及新藥開發方面的應用[12-14]。

3.3 關鍵詞分析關鍵詞是學術論文主題的概括和提煉,體現了文獻的研究價值和方向,通過關鍵詞的共現分析,可以反映一個研究領域的研究熱點[15]。綜合分析中外文文獻關鍵詞共現情況,提示何首烏的炮制工藝,成分變化,肝毒性,作用機制以及在細胞凋亡和氧化應激等領域的應用是研究熱點內容。近20年來,國內外已多次報道何首烏及相關制劑導致肝損傷的不良反應,引起了廣泛關注。由此可見,何首烏的質量和安全性是當前研究的重點問題之一。其中,大黃素二蒽酮、大黃素-8-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(PM 14～17)等經篩選具有顯著的肝毒性[16-17]。因此,加強對該類成分的檢測和量的控制是保證其質量和安全性的必要措施。已有研究表明改進炮制加工方法和提高檢測標準在很大程度上降低了含有有害化學成分的比例,但仍需進一步完善。有觀點認為建立cis-SG和EmG的檢測方法和標準,以有效地識別和區分何首烏的有毒成分,降低其肝損傷的風險[18-21]。

3.3.1 關鍵詞共現分析在關鍵詞共現分析的基礎上提取高頻的關鍵詞進行聚類,揭示關鍵詞之間的關系,進而表征分析對象的主題結構及研究熱點。CiteSpace根據網絡結構和聚類的清晰度,計算模塊值(Q值)和平均輪廓值(S值),一般認為Q>0.3則劃分出來的社團結構是顯著的;當S>0.5時,聚類被認為是合理的,若在0.7以上,聚類是高效率令人信服的,這兩個指標可作為評判圖譜繪制效果的一個依據[22]。中外文文獻關鍵詞聚類圖的Q值分別為0.871 6、0.817 6;S值分別為0.966 2、0.924 9,說明圖譜中分類出的社團結構是顯著的,形成相對獨立的聚類團體,各聚類分類主題明顯,同質性高,具有合理性和有效性。除了何首烏的肝毒性問題,關鍵詞共現分析同時也揭示了何首烏研究領域的其他熱點。在中文文獻中,何首烏的生物活性成分測定、炮制工藝優化和制定質量標準等方面的研究是主要方向,側重于增效減毒研究以及有效成分和藥理作用研究。相比之下,國外文獻則主要集中在何首烏的抗氧化、神經保護等藥理特性和應用[23-24]、毒性分析[25-27]與損傷機制[28-29]、成分研究[30-31]以及栽培技術[32-34]等方面。這些研究方向具有一定的同質性和密切聯系。

3.3.2 關鍵詞突顯分析關鍵詞的突顯分析有助于追蹤研究熱點隨時間的推動演變過程,由此預測出研究趨勢[35]。需要注意的是,炮制是中藥研究不可或缺的部分,可提高藥物的效力,改善藥物的質量,并減少或去除一些有害成分。對于何首烏而言,炮制過程可能會影響其藥理學特性和肝毒性。研究表明,炮制對何首烏的生物活性和藥效產生很大影響,同時也能減輕其肝毒性。因此,探索和優化何首烏的炮制方法不僅能夠提高藥效,還能夠降低安全風險,更好地開發其臨床應用價值。九蒸九曬[36]是何首烏的特殊生產工藝之一,對保證品質具有重要意義。突顯詞分析結果表明,探究何首烏的作用機制、代謝組學和數據挖掘等方面的研究可以深入了解其藥理特性。

4 結論

綜合中外文獻研究發現,目前何首烏的研究熱點主要集中在炮制工藝、成分變化以及在神經保護、細胞凋亡和氧化應激等領域的應用。研究者們致力于探索不同炮制方法對何首烏藥效成分的影響,以提高其藥效并減少不良反應的發生。同時,通過分析何首烏在炮制過程中的化學成分變化,研究者揭示了藥效成分形成機制和重要的質量控制環節。

5 展望

目前對于何首烏的藥理作用、藥效成分及其作用機制等問題還存在異質性,需要深入研究。今后的研究不僅需要發掘何首烏的傳統藥用價值,還需要重視現代科技手段的應用,如分子生物學和代謝組學等,深入何首烏的研究工作,為中醫藥研究做出更大的貢獻。本研究基于CiteSpace軟件探討了何首烏的研究進展,發現該軟件能夠有效地展示領域知識結構、研究熱點和發展趨勢等,它將文獻信息可視化和量化,呈現主題之間的內在聯系,為初學者培養科研思維和提高學習能力提供有力手段。然而,文獻分析中還存在一些局限性,如缺乏理論支撐,文獻處理過于機械化,需要人工篩選英文關鍵詞并排除與主題無關的文獻,影響分析結果的客觀性;說明與傳統綜述方法相比,CiteSpace分析雖然更便捷、直觀、預測性,但也面臨著數據來源不足和統計結果偏差等問題。隨著軟件版本和計量方法的不斷完善,CiteSpace有望成為學者文獻數據可視化分析和研究熱點挖掘的重要工具,為揭示中藥何首烏相關領域研究發展提供更科學、準確和全面的方法。