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摘 要： 摘要：目的了解肥胖與腸道菌群相關(guān)性文獻的科研合作網(wǎng)絡特征、研究熱點和前沿及其演變歷史等，為后續(xù)研究提供參考依據(jù)。方法以obesity和gutmicrobiota為主題詞，基于WebofScience數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果，利用VOSviewer和CiteSpace軟件對國際肥胖與腸道菌群類研究
摘要：目的了解肥胖與腸道菌群相關(guān)性文獻的科研合作網(wǎng)絡特征、研究熱點和前沿及其演變歷史等，為后續(xù)研究提供參考依據(jù)。方法以“obesity”和“gutmicrobiota”為主題詞，基于WebofScience數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果，利用VOSviewer和CiteSpace軟件對國際肥胖與腸道菌群類研究領(lǐng)域文獻進行計量學和可視化分析。結(jié)果共檢索到3248篇文獻，研究者發(fā)文最多的是比利時的Cani(72篇)，中國上海的趙立平(30篇)位居第五位;機構(gòu)以丹麥的哥本哈根大學發(fā)文最多(100篇)，中國上海交通大學(78篇)和中國科學院(76篇)分別居第三和第四位;中國國家自然科學基金資助最多(495篇)，發(fā)文量前3位的國家/地區(qū)依次為美國、中國、法國。研究熱點有短期飲食限制與腸道菌群的關(guān)系等，研究前沿與演變路徑包括脂肪組織、胰高血糖素、共生細菌、微生物菌群、DNA提取物、細菌科、共生菌群等的研究。結(jié)論自2010年開始，該領(lǐng)域發(fā)文量和被引頻次均呈明顯上升趨勢，學科發(fā)展較好的國家有美國、中國、法國等，本研究結(jié)果客觀而真實地展示了該領(lǐng)域研究熱點及前沿內(nèi)容，對其演變歷史和發(fā)展趨勢進行分析，可為后續(xù)研究發(fā)揮指導和借鑒作用。
關(guān)鍵詞：肥胖;腸道菌群;文獻計量學;科學網(wǎng);文獻空間分析
近年來，肥胖人群數(shù)量增長迅速，可能與遺傳因素、環(huán)境因素、生活習慣和腸道菌群失調(diào)相關(guān)，除了不規(guī)律飲食、長期高熱量飲食(高脂肪、高蛋白、高糖)會誘發(fā)肥胖外，其還存在個體代謝與遺傳學差異，例如：高脂飲食影響人體腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能，而腸道菌群能參與調(diào)節(jié)脂代謝、碳水化合物代謝等維持腸道微生態(tài)平衡，與肥胖及肥胖抵抗之間關(guān)系密切[1-3]。腸道菌群屬于復雜的生態(tài)系統(tǒng)，作用于宿主的代謝途徑及較多生理功能，可引起糖耐量異常、胰島素抵抗、2型糖尿病、慢性腎病、心血管疾病等，嚴重影響人群的生活質(zhì)量，故腸道菌群與肥胖的關(guān)系越來越被學者們所重視[4-5]。為進一步明確該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、熱點、前沿及演變歷史，本研究擬將復雜的相關(guān)文獻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直接、客觀、真實的可視化科學知識圖譜進行分析，期望能為后續(xù)相關(guān)研究提供參考依據(jù)。
1材料與方法
選擇美國ISIWebofScience數(shù)據(jù)庫(http：//apps.webofknowledge.com)，以“obesity”和“gutmicrobiota”為主題詞，僅選擇Article文獻，時間為1900-2019年，檢索日期為2019年11月4日，余全部為文獻檢索系統(tǒng)默認參數(shù)，文獻收集和剔除標準及保存方法見文獻[6-9]。將收集到的3248篇文獻數(shù)據(jù)，分別導入可視化分析軟件CiteSpace5.5.R2和VOSviewer1.6.12.0中，按照軟件操作手冊繪制微觀的作者、中觀的機構(gòu)、宏觀的國家/地區(qū)科研合作網(wǎng)絡科學知識圖譜，同時繪制高頻主題詞聚類科學知識圖譜和文獻耦合及共被引等方面的科學知識圖譜，并結(jié)合專家意見進行分析和討論。
2結(jié)果
2.1發(fā)文時間和被引用情況共入選3248篇文獻，發(fā)文時間和被引用情況見圖1。由Bckhed等[10]于2004年發(fā)表在《美國科學學院學報》(ProcNatlAcadSciUSA)的“Thegutmicrobiotaasanenvironmentalfactorthatregulatesfatstorage”指出腸道微生物群落(微生物群)對于加工膳食多糖至關(guān)重要，會影響飲食中能量收集和宿主體內(nèi)能量存儲;自2010年開始，發(fā)文量和被引頻次均呈明顯上升趨勢。另外，該組文獻共被引136027次，H指數(shù)154，篇均被引41.88次。
2.2科研合作網(wǎng)絡
2.2.1作者合作網(wǎng)絡2004-2019年肥胖與腸道菌群相關(guān)性研究領(lǐng)域發(fā)文量前5位作者有比利時的Cani(72篇，中介中心性0.10)與Delzenne(52篇，中介中心性0.03)、美國的Bckhed(36篇，中介中心性0.08)、加拿大的Reimer(33篇，中介中心性0.00)和中國上海交通大學生命科學技術(shù)學院的趙立平(30篇，中介中心性0.01)。通過CiteSpace5.5.R2軟件繪制作者合作網(wǎng)絡圖譜，每個節(jié)點大小與對應作者發(fā)文數(shù)量相關(guān)，節(jié)點間連線數(shù)量越多代表對應作者間合作越密切，繼續(xù)用關(guān)鍵詞進行聚類命名，提示各作者所在研究團隊主要研究方向略有不同，我國學者的活躍度尚有廣泛提升空間。見圖2。
2.2.2機構(gòu)合作網(wǎng)絡2004-2019年肥胖與腸道菌群相關(guān)性研究領(lǐng)域發(fā)文量≥50篇的機構(gòu)有5家，以丹麥的哥本哈根大學最多(100篇，中介中心性0.31)，后續(xù)依次為比利時的天主教魯汶大學(82篇，中介中心性0.21)，中國的上海交通大學(78篇，中介中心性0.13)和中國科學院(76篇，中介中心性0.16)，瑞典的哥德堡大學(55篇，中介中心性0.05)。通過VOSviewer1.6.12.0軟件繪制機構(gòu)合作網(wǎng)絡圖譜(圖3)，發(fā)現(xiàn)發(fā)文量≥10篇的機構(gòu)有157家，由圖3推測中國和歐洲的研究機構(gòu)發(fā)文量較多，網(wǎng)絡位置也提示其在該領(lǐng)域具有學術(shù)帶頭作用。另外，從圖3中的節(jié)點連線情況可推測發(fā)文量較大機構(gòu)內(nèi)部合作相對密切，機構(gòu)間的合作尚有提升空間。
2.2.3國家/地區(qū)合作網(wǎng)絡該組論文所涉及研究內(nèi)容受中國國家自然科學基金資助最多(495篇)，基金資助100篇以上的還有美國健康和人類服務部(466篇)、美國國立衛(wèi)生研究院(464篇)和歐洲聯(lián)盟(119篇)。通過VOSviewer1.6.12.0軟件繪制國家/地區(qū)合作網(wǎng)絡圖譜(圖4)，圖中總節(jié)點分別代表合作超過5次的47個國家/地區(qū)名稱，中國、德國、美國、英國、韓國、法國處于網(wǎng)絡核心位置，發(fā)文量超過100篇的國家/地區(qū)依次為美國、中國、法國、西班牙、加拿大、英國、日本、德國、意大利、荷蘭、韓國、比利時、丹麥、瑞典和巴西，中國在該領(lǐng)域的學術(shù)引領(lǐng)作用建設工作值得關(guān)注。
2.3關(guān)鍵詞研究熱點內(nèi)容以關(guān)鍵詞共現(xiàn)為切入點，運用VOSviewer1.6.12.0軟件繪制關(guān)鍵詞熱度聚類的科學知識圖譜(圖5)，研究熱度最高的是紅色區(qū)域的關(guān)鍵詞涉及的研究內(nèi)容，后續(xù)依次為黃色、綠色、藍色區(qū)域關(guān)鍵詞涉及的研究內(nèi)容。用CiteSpace5.5.R2軟件繪制的關(guān)鍵詞突增圖譜(圖6)，由圖6可知2008-2010年時出現(xiàn)較多研究熱點，且部分研究熱點持續(xù)時間較長。
2.4研究前沿內(nèi)容學科領(lǐng)域文獻共被引頻次和鏈接強度(中介中心性)靠前的文獻可代表該領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容，故本研究通過VOSviewer1.6.12.0軟件繪制該領(lǐng)域參考文獻耦合和共引的科學知識圖譜(圖7、圖8)來探討其研究前沿。由圖7可知，3248條論文耦合成9個聚類群，計256個節(jié)點的文獻耦合關(guān)系。由圖8可知有238個節(jié)點對應的文獻被引頻次大于等于50次，聚成5類。結(jié)合以上內(nèi)容可知肥胖與腸道菌群相關(guān)性的基因組及治療疾病方面為本領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容。
2.5演變路徑和發(fā)展趨勢通過CiteSpace5.5.R2軟件繪制參考文獻共被引聚類科學知識圖譜，以關(guān)鍵詞對其進行聚類(圖9)，圖9中節(jié)點顏色代表各自的聚類群組，由暖色到冷色代表研究內(nèi)容由熱門到冷門的發(fā)展規(guī)律;由共被引文獻時間線圖(圖10)可知該領(lǐng)域研究內(nèi)容呈逐級遞進關(guān)系，部分研究主題具有一定的相關(guān)性，圖11真實地展示了該領(lǐng)域研究內(nèi)容隨著時間進展的演變路徑，自2007-2008年開始研究熱度突然增加，但是持續(xù)時間長短不一。
3討論
人胃腸道有近一萬億個微生物，這些腸道微生物是人類生理和代謝的組成部分，與肥胖癥和炎性腸病等密切相關(guān)，調(diào)節(jié)腸道細菌群落治療疾病策略具有一定的前景和局限性[11-13]。為進一步明確肥胖與腸道菌群的關(guān)系及其國際上最新研究的現(xiàn)狀，現(xiàn)結(jié)合本研究結(jié)果分析如下。
3.1文獻及科研合作網(wǎng)絡特征從發(fā)文特征來看，該領(lǐng)域首篇文獻見于2004年，至2009年時的年發(fā)文量僅有24篇，自2010年開始發(fā)文量出現(xiàn)明顯增加趨勢，被引總頻次的發(fā)展趨勢與之相符合，提示該領(lǐng)域越來越受到學者們的關(guān)注和重視。從科研合作網(wǎng)絡來看，歐美地區(qū)的作者和中國的學者比較活躍，尤其是大學里設置的研究機構(gòu)成績比較突出，上海交通大學和中國科學院在該領(lǐng)域具有重要的學術(shù)引領(lǐng)地位，但是機構(gòu)之間、國家/地區(qū)之間的科研合作深度和廣度還有提升空間，這也是未來科研迅速發(fā)展的必然趨勢。
3.2研究熱點、前沿及演變路徑特征
3.2.1研究熱點分析本研究結(jié)果顯示該領(lǐng)域研究熱點和前沿內(nèi)容既有重復，又存在不同之處。圖6中紅色區(qū)域關(guān)鍵詞涉及的研究內(nèi)容為該領(lǐng)域的研究熱點，而且節(jié)點名稱字體越大，其涉及內(nèi)容的研究熱度越高。最新典型代表性研究有：老年小鼠短期飲食限制可恢復已經(jīng)失調(diào)的老年腸道菌群，這可能有助于老年人群衰老相關(guān)疾病的治療[14];高脂飲食通過尿酸依賴性機制導致葡萄糖代謝異常和心臟組織損害，而丁酸通過尿酸抑制和增強谷胱甘肽抗氧化劑防御作用來預防高脂飲食誘導的心臟代謝紊亂，從而參與肥胖發(fā)生發(fā)展機制[15];用植物提取物(例如益生元)進行為期2周的處理會影響營養(yǎng)不良小鼠腸道菌群，還能改變盲腸代謝組和脂質(zhì)代謝標志物[16];使用口服非膠囊化或膠囊化益生菌補充劑可改善肥胖相關(guān)的代謝異常[17];飼喂不含芳基烴受體飲食配體在塑造腸道菌群的組成和正常功能方面具有重要作用[18]。另外，圖5中黃色區(qū)域的關(guān)鍵詞研究熱度僅次于紅色區(qū)域，但高于綠色區(qū)域，藍色區(qū)域最低，但是該3個區(qū)域也可能存在未來潛在的研究熱點。
3.2.2前沿及演變路徑分析由圖9可知該領(lǐng)域研究前沿內(nèi)容包括7點，其聚類號越小，聚類群中涉及的研究內(nèi)容越新，由圖10的聚類標題和圖11的突增文獻推測該領(lǐng)域研究內(nèi)容的演變路徑由近到遠發(fā)展趨勢如下。
聚類0為脂肪組織的研究。最新代表性研究：蔓越莓提取物通過改善高脂/高蔗糖飲食引起的代謝綜合征特征發(fā)揮促進代謝作用，但是與阿克曼菌比例增加有關(guān)[19];在富含飽和脂質(zhì)飲食中，腸道菌群可通過TLR信號加重代謝炎癥[20]，故認為飲食脂質(zhì)引起的白色脂肪組織中的炎癥可能部分取決于它們與腸道菌群的相互作用，飲食中的脂質(zhì)可能會影響循環(huán)中的炎性微生物因子的含量，從而與肥胖等代謝性疾病相關(guān)。
新代表性研究：1%康科德葡萄多酚顯著提高黏液阿克菌的生長力，并降低了厚壁菌門與擬桿菌門的比例，具有降低腸道和全身炎癥及改善代謝作用，故認為飲食中的多酚可能在腸道菌群吸收不良時提供了缺失的環(huán)節(jié)，從而發(fā)揮著預防飲食引起的肥胖和代謝性疾病作用[21]。
聚類2為共生細菌的研究。最新代表性研究：飲食和腸道菌群可能是許多人類疾病的基礎，共生細菌的主要代謝產(chǎn)物是源自膳食纖維發(fā)酵的短鏈脂肪酸(SCFA)，SCFA和代謝物受體可以解釋膳食纖維對健康的益處，以及代謝物信號通過腸道穩(wěn)態(tài)途徑提供營養(yǎng)[22]。
聚類3為微生物菌群的研究。最新代表性研究：肥胖或代謝紊亂患者接受攝入營養(yǎng)物質(zhì)或治療劑時，其腸道菌群相對物種豐度和代謝特征會發(fā)生顯著變化，在人類和動物模型中進行微生物群落對照研究，可鑒定微生物群的有效治療靶標[23];丁酸具有抗肥胖作用，通過降低胰島素抵抗和改善血脂異常發(fā)揮作用，因此不宜使用可能抵消丁酸有益作用的非營養(yǎng)性甜味劑[24]，肥胖與腸道菌群及其代謝產(chǎn)物變化有關(guān)，腸道微生物調(diào)節(jié)代謝功能和能量平衡，微生物生態(tài)學改變導致肥胖等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展。
聚類4為DNA提取物的研究。最新代表性研究：糖皮質(zhì)激素肽(GMP)是一種64氨基酸(AA)的糖磷酸肽，也是一種益生元，具有減少脫硫弧菌，增加SCFA和降低炎癥指數(shù)的作用，可用于苯丙酮尿癥(PKU)、肥胖癥和炎癥性腸病(IBD)的營養(yǎng)管理，在喂食GMP的小鼠中，γ干擾素(IFN-γ)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素(IL)-1和IL-2的血漿濃度降低，用GMP制成的功能性食品可能對控制PKU、肥胖癥和IBD有益[25]。
聚類5為細菌科的研究。最新代表性研究：人體糞便樣本中腸道微生物組分子表征與年齡、疾病、飲食和其他人類特征相關(guān)，污水可代表人類糞便微生物群落，反映人類微生物組種群水平特征，具有闡明與人口統(tǒng)計學相關(guān)的微生物組模式的潛力[26]。
聚類6為共生菌群的研究。最新代表性研究：共生菌群失調(diào)與人類和動物模型的肥胖癥、過敏性疾病等發(fā)病機制有關(guān)，可作為營養(yǎng)不良性疾病潛在的治療方法[27];健康人類腸道內(nèi)有多達1014個細菌，屬于500多個不同物種，形成了一種微生物群，腸道中的炎癥性免疫反應(IBD和病原體)可以改變腸道內(nèi)腔的環(huán)境，從而發(fā)生營養(yǎng)不良，腸細菌繁殖在這種致病性進化中具有主要作用[28]。
綜上，本研究結(jié)果客觀而真實地展示了該領(lǐng)域前沿內(nèi)容，有助于掌握其特征、演變歷史和發(fā)展趨勢等，這對于后續(xù)研究具有重要的指導和借鑒意義。雖然WebofScience數(shù)據(jù)平臺發(fā)表的肥胖與腸道菌群相關(guān)性的研究在一定程度代表了該領(lǐng)域的國際最高研究水平，但是中文數(shù)據(jù)庫、其他語種數(shù)據(jù)庫該領(lǐng)域相關(guān)研究也具有重要的學術(shù)地位，本研究因為條件所限，未能對該領(lǐng)域全部相關(guān)文獻進行可視化分析，研究結(jié)果可能會產(chǎn)生偏倚，但不影響結(jié)論的可靠性，即此研究結(jié)果可作為后續(xù)研究的參考依據(jù)。——論文作者：王叢霞1，孫洪芳1，張亞妮2
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