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.湖北中醫藥大學，湖北 武漢 430065；2.湖北省中醫院，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歲以上的群體發病率較高［1］，其主要臨床表現為排泄物在腸道內長時間滯留、排泄不通暢或者內容物干結缺水致使排出困難等［2］。便秘不僅會導致胃腸神經功能紊亂，誘發心腦血管意外，在結直腸癌、肝性腦病的發生也有重要作用，嚴重影響人們的生存質量［3］。研究表明，腸道菌群通過與宿主免疫系統產生相互作用參與機體的生理功能，一旦宿主微生物群的紊亂則會導致腸道功能障礙［4］。因此，便秘的發生與機體內腸道菌群失調有一定的相關性。

Citespace軟件［5］是由陳超美教授研發的能夠將某個知識領域繪制成知識圖譜的信息分析軟件，可了解該領域研究前沿的突現和發展進程，探測該學科的研究熱點和發展前沿。近年來，腸道菌群與便秘的關系備受關注，基于腸道菌群的便秘研究層出不窮。本研究應用Citespace5.6.R5版本，以SCI-EXPANDED、SSCI、CCR-EXPANDED、IC數據庫為文獻來源［6］，對2001—2019年來腸道菌群和便秘的研究現狀進行文獻計量學及可視化分析，以掌握該領域的研究現狀及方向。

1 資料與方法

1.1文獻來源與檢索策略文獻來源于Web of Science核心合集數據庫；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。將檢索結果的全記錄與引用的參考文獻以純文本的格式導出，并以“download_xxxx”格式命名，置于Input文件夾中。

1.2方法運用Citespace 5.3.R5軟件和EXCEL表格分別從年度發文量、國家-機構分布情況、作者分布情況、期刊被引、關鍵詞及文獻被引進行分析與可視化。通過關鍵詞來推測腸道菌群與便秘的研究現狀、熱點與研究趨勢。

2 結果

2.1年度發文量分析通過對基于腸道菌群的便秘研究年度發文量進行統計分析揭示該領域2001—2019年的研究文獻量變化，從總體上把握國際上該領域的研究態勢。研究發現，腸道菌群的便秘期刊發文量和文獻被引頻次呈上升趨勢。①2001—2007年共發表71篇，年平均發文10.14篇，總被引頻次824次，均篇117.7次，為該領域緩慢上升期；②從2008—2012年開始發文量小幅度上升，發文量共75篇；③2012—2014年發文量呈下降趨勢，文獻被引頻次總體處于上升期，總被引頻次2 243次；④2015—2019年該領域研究處于蓬勃發展期，2019年發文量為近年來最高值，高達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 年度發文趨勢

圖2 年度引文趨勢

2.2國家與機構分布應用Citespace軟件可生成國家可視化圖譜：網絡節點數量28個，連線44條；機構可視化圖譜：網絡節點數量85個，連線97條。發文量前5位的國家是美國、中國、日本、意大利、韓國，從發文量及中心性推斷美國、意大利、中國是腸道菌群和便秘領域的研究主力，而美國、意大利在該領域合作緊密，對于提高發文量具有獨特的優勢。發文量排名前5位的機構：南京大學、重慶大學、美國Cedars-Sinai醫學中心、美國梅奧診所、西南大學，從發文量及中心性推斷美國梅奧診所在該領域的影響最大，中國的機構發文量躋身于前5位，表明我國在該領域研究進展處于前沿，但是機構發文量中心性較低，未進入前5名，表明文獻在國際上影響力較低。見表2、表3，圖3、圖4。

表2 發文量和中心性排名前5位的國家

表3 發文量和中心性排名前5位機構

圖3 國家可視化圖譜

圖4 機構可視化圖譜

2.3作者分布與作者共被引分析通過作者合作網絡共現圖譜和作者共被引圖譜分析可以發現，該領域的核心作者以及主要研究團體，可為團體之間開展合作提供參考依據。運用Citespace5.6.R5軟件生成作者合作網絡共現圖譜（圖5）發現，網絡節點數量114個，連線284條；生成作者共被引可視化圖譜（圖6），網絡節點數量456個，連線1 603條。發文量≥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為主的研究團隊形成緊密的合作交流關系，其中以XIN ZHAO為首的研究者在便秘領域占主導地位。研究的主要內容是發酵乳桿菌對由活性炭誘導便秘小鼠的治療和預防作用［7-8］。HAO ZHANG發文量排名第2，但中心性排名最高，說明其文獻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物對結腸轉輸時間的影響研究［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整腸道微生物群結構的作用機制［13］。

圖5 作者合作網絡共現圖譜

圖6 作者共被引可視化圖譜

2.4期刊被引分析運用Citespace軟件分析得到期刊共被引圖譜，生成網絡節點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域影響力較高。

圖7 期刊共被引圖譜

2.5關鍵詞分析通過關鍵詞共現分析可以發現基于腸道菌群的便秘研究熱點，關鍵詞聚類分析可以發現該領域研究的主要方向。運用Citespace軟件分析，合并gut microbiota，intestinal microbiota，gut microbiome，intestinal microflora等詞，得到關鍵詞共現圖譜，形成節點215個、連線947條，見圖8、圖9，共形成8個不同的聚類，關鍵詞聚類分析結果表明，腸道菌群紊亂誘發與便秘相關疾病研究、微觀發病機制研究及臨床治療是腸道菌群和便秘領域的主要研究方向。高頻關鍵詞有constipation（177次）、gut microbiota（143次）、microflora（95次）、probiotics（88次）；中心性高的關鍵詞有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的constipation和gut microbiota，共現頻次最高的詞是probiotics，即益生菌。益生菌是胃腸道系統內的微生物，參與維持宿主機體健康，其作用機制主要包括抑制潛在病原菌生長、調節宿主微生物群、改善腸黏膜屏障功能以及刺激宿主產生免疫及清除功能［14］。此外，雙歧桿菌、乳酸菌、鏈脂肪酸、益生元、丁酸鹽、甲烷、新陳代謝等出現的頻率較高。由此可見，這些腸道細菌及其代謝產物是基于腸道菌群的便秘研究熱點。

圖8 高頻關鍵詞共現圖譜

圖9 關鍵詞聚類圖譜

2.6文獻被引分析文獻共被引［15］指2篇不同的參考文獻被同一篇施引文獻同時引用，可以揭示特定領域的知識結構演變及發展趨勢。運用Citespace軟件分析得到腸道菌群的便秘研究文獻共引圖譜，共有387個節點、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最高的文獻是Lixin Zhu于2014年發表在《基因組學雜志》（Physiol Genomics）的文章，題為“便秘患者腸道微生物群的結構改變”，其引用頻次為40次，運用橫斷面研究進行試驗，深入探討腸道微生物群變化對便秘患者發生發展的影響［16］。研究引用軌跡發現，該文從2014—2019年處于持續被引用中，能夠看出基于腸道微生物群的便秘研究受到諸多學者關注。從中心性排名分析，影響力最高的被引文獻是以Manimozhiyan Arumugam為主MetaHIT團隊于2011年發表在《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構分類具有潛在的臨床意義［18］。

圖10 文獻被引分析

文獻共被引分析結果，共形成10個聚類領域（聚類序號越大表明該聚類中包含的文獻越少），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文獻綜述、＃5評估甲烷呼氣試驗、＃6糞便質地、＃7吸煙相關、＃8帕金森病、＃9胃腸道菌群的改變。圖11中實線長短代表該聚類的時間跨度，顏色的深淺代表時間的遠近。其中聚類＃8是最新形成的聚類，可以認為是腸道菌群和便秘領域的研究前沿和發展方向。由圖11可知，該領域早期研究的重點在臨床試驗和診斷方面（＃4review article、＃5evaluating breath methane），＃4主要通過收集腸道細菌參與腸易激綜合征、炎癥性腸病、胰腺炎和慢性肝病發病機制相關臨床試驗證據，證明益生菌可能通過參與調節腸道菌群和激活人體免疫系統發揮治療作用，揭示了益生菌治療的重點在于選擇針對疾病適應證的菌株。評估呼吸甲烷［19］等標志物使診斷慢性便秘及便秘型腸易激綜合征變得更為準確。在此之后研究熱點轉向病因與發病機制（＃2enteric microbiota、＃7linking smoking、＃9altered gastrointestinal microbiota）。便秘發生與體內乳桿菌、雙歧桿菌以及擬桿菌數量減少，梭桿菌和腸桿菌數量增加相關。研究發現，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］。關注與腸道菌群相關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與便秘相關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，中樞神經系統控制腸道微生物群主要通過腎上腺素能神經元傳遞信號，并參與調節腸運動和神經免疫應答［21］。“菌群-腸-腦軸”學說的發展為帕金森病的治療提供了新的方向。微生態制劑、糞菌移植等可以通過調節微生態平衡改善糞便黏稠度、增加糞便排出頻率、減少結腸轉運時間達到治療目的，進而提高患者的生活質量［22］。

圖11 文獻被引timeline視圖

3 討論

近年來，腸道菌群和便秘的研究領域發文量明顯增加，引起諸多學者的廣泛關注。通過對關鍵作者分析，其中XIN ZHAO、HAO ZHANG等發文量位居前列，上述作者部分合作頻繁，部分交流較少，僅限于單個小團體。研究的國家及機構遍布全球，該領域研究最成熟的國家是美國和中國，主要研究機構集中在大學。其中美國Cedars-Sinai醫學中心以及梅奧診所作為權威機構，與各國之間開展合作關系，共同推進該領域的發展，影響力深遠。通過對關鍵詞的分析，可以了解腸道菌群和便秘的研究熱點主要是腸道細菌及其代謝產物。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-志賀菌屬占主導地位［23］，這些菌群的微生態失衡是引起便秘的一個重要原因，而益生菌如乳酸桿菌、酪酸桿菌產生醋酸和乳酸等酸性代謝產物［24］，能有效降低腸腔內pH值，刺激腸道蠕動輔助排便，為微生態制劑運用于便秘的治療提供了理論基礎。通過文獻共被引分析發現，該領域研究的動態為腸道菌群失調誘發與便秘相關疾病研究、病因與發病機制及臨床治療。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的臨床研究熱點病種。帕金森病和便秘的關系與腸道微生物群通過免疫反應影響循環中抗感染與促炎因子水平相關，間接影響大腦功能及行為活動［25］。隨著“菌群-腸-腦軸”學說的深入研究，使帕金森病的研究成為該領域的新近前沿。表明腸道菌群的便秘研究領域在疾病譜中不斷延伸。目前治療上西醫聚焦于對具體菌種種植的研究和微生態制劑的應用，中醫藥在臨床中治療便秘不良反應少且兼有補益功效，展現出獨特的優勢。通過口服中藥調控腸道菌群平衡治療便秘的機制研究在不斷發展完善中。通過對期刊分析發現，GASTROENTEROLOGY雜志刊載了該領域的高影響力文獻，方便為后續科研人員提供信息來源。

本文運用Citespace5.6.R5軟件對近十年腸道菌群和便秘的研究現狀進行文獻計量學和可視化分析，并進行知識圖譜繪制，協助相關專業人士梳理全球范圍內腸道菌群和便秘研究的現狀，羅列出關鍵作者和核心機構并分析其研究方向，以便及時掌握該領域的研究熱點和未來的研究趨勢。同時為各科研機構及作者之間拓展合作網絡，搭建學術交流提供信息平臺，進一步鞏固團隊在腸道菌群和便秘研究領域的學術地位，共同提高科研水平、推動腸道菌群和便秘研究領域向新的里程發展。但是本研究存在不足之處，僅納入了Web of Science核心合集文獻，文獻數量有限，雖然對某些意義相同的專業術語進行了合并，但存在偏倚可能。