關于Klotho相關研究的文獻計量可視化分析

林臘梅 鄧丹芳 孫龍 王小琴

(1湖北中醫(yī)藥大學，湖北 武漢 430074；2湖北省中醫(yī)院腎內(nèi)科 湖北中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院 湖北省中醫(yī)藥研究院)

隨著社會人口老年化的發(fā)展，研究如何延緩衰老及防治衰老伴隨的疾病已成為一個重要問題。自1997年一項實驗發(fā)現(xiàn)一種參與人體抑制衰老的基因Klotho以來，Klotho基因及其產(chǎn)物已被發(fā)現(xiàn)在保護腎臟及心腦血管，改善認知功能障礙，抗腫瘤，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、礦物質(zhì)代謝等方面發(fā)揮重要作用〔1～8〕。近幾年來國內(nèi)也有大量關于Klotho相關研究的報道，但面對海量的文獻逐一閱讀耗時耗力，選擇性閱讀又具有片面性、客觀性。Citespace是美籍華裔陳超美教授開發(fā)的一款多元、分時、動態(tài)的可視化分析軟件，通過合理巧妙的空間布局，將科學發(fā)展歷程、研究熱點展示在圖譜上，各知識單元間的共現(xiàn)聚類分析來了解科學知識的結構、規(guī)律和分布情況〔9〕。本文通過Citespace分析我國關于Klotho相關研究的發(fā)展過程、研究熱點及趨勢，可為我國廣大研究者提供研究方向。

1 資料與方法

1.1選擇數(shù)據(jù)庫 中國知網(wǎng)。檢索條件：因Klotho被翻譯為克老素，故檢索主題詞為：Klotho OR 克老素；檢索時間為建庫時間至2019.6.11。

1.2Excel轉換 納入的文獻經(jīng)自定義導出，導出格式的xls，利用Excel進行發(fā)文趨勢、項目基金支持情況及發(fā)表期刊分析。

1.3Refworks轉換 文獻經(jīng)Refworks導出，導出格式為的 download_***.txt，利用CitespaceV進行作者、機構、關鍵詞的可視化分析。

2 結 果

2.1文獻總量及文獻來源情況 共收集文獻783篇，排除不符合主題、數(shù)據(jù)不全、會議通知等文獻，共納入554篇，其中期刊359篇，碩博論文182篇，會議13篇。

2.2發(fā)文趨勢 國內(nèi)關于Klotho相關研究的文獻2001～2019年發(fā)文量分別為：1篇、0篇、1篇、1篇、1篇、7篇、6篇、15篇、11篇、34篇、28篇、24篇、32篇、58篇、60篇、54篇、98篇、87篇和26篇，中國知網(wǎng)中關于Klotho相關研究的文獻最早發(fā)表于2001年，2001～2005年年發(fā)文量較少(≤1篇)。2006年后發(fā)文量呈逐漸上升趨勢，最高峰在2017年，年發(fā)文量達98篇(17.7%)。2019年文獻只收集到6月11日，故不能判斷2019年發(fā)文量下降。

2.3基金支持情況 納入文獻未受基金支持文獻為306篇(55.2%)。受基金支持的文獻248篇(44.8%)，支持基金中以國家自然科學基金為主，文獻量為105篇(19%)。其他發(fā)文量≥3篇的項目基金分別為黑龍江省教育廳科技項目、四川省科技計劃項目、國家臨床重點專科建設項目、云南省自然科學基金資助項目、常州市社會發(fā)展基金資助項目、湖北省教育廳重點項目、江蘇省衛(wèi)生計生委面上科研課題、科技部“973計劃”項目子課題資助項目、陜西省自然科學基金項目、四川省衛(wèi)計委課題。其他為發(fā)文量<3篇的基金項目，發(fā)文量為104篇(18.8%)。

2.4發(fā)表期刊 納入文獻共發(fā)表于167種期刊，發(fā)文量最多的期刊為中國老年學雜志(31篇)。其次依次為山東醫(yī)藥(10篇)、重慶醫(yī)科大學學報(9篇)、中國動脈硬化雜志(9篇)、腎臟病與透析腎移植雜志(8篇)、中華老年心腦血管雜志(7篇)、中國中西醫(yī)結合腎病雜志(7篇)、醫(yī)學綜述(7篇)、重慶醫(yī)學(6篇)、中南大學學報(醫(yī)學版)(5篇)、中國血液凈化(5篇)、中國全科醫(yī)學(5篇)、西安交通大學學報(醫(yī)學版)(5篇)、實用醫(yī)學雜志(5篇)、南京醫(yī)科大學學報(自然科學版本)(5篇)、江蘇醫(yī)藥(5篇)。發(fā)文量≤4篇期刊發(fā)文總量425篇，占總文獻量的76.7%。

2.5可視化分析

2.5.1圖譜判讀 圖譜中的節(jié)點大小表示作者、機構發(fā)表文獻的數(shù)量，節(jié)點之間的連線反應合作強度。平均輪廓值(Mean Silhouette)大于0.5認為聚類是合理的，大于0.7聚類是高效的；網(wǎng)絡模塊度(Modularity)大于0.3被認為是可信服的〔10〕。

2.5.2作者分析 納入的文獻經(jīng)5.3R4版CitespaceV處理，參數(shù)設置：時間切片(Time Slicing)：因文獻最早發(fā)表于2001年，故時間設置為2001～2019年，每2年為1個時間切片；文本處理(Text Processing)：默認設置；節(jié)點類型(Node Types)：作者(Author)；提取節(jié)點閾值(Selection Criteria)：修剪選項(Top50 per slice；Pruning)：關鍵路徑(Pathfinder)、修剪合并后網(wǎng)絡(Pruning the merged network)，余設置為默認設置。

高產(chǎn)作者在一定程度上代表相關領域主要研究者及團隊核心人物。經(jīng)Citespace處理，納入的作者(發(fā)文量≥2篇)共243人，發(fā)文量≥8篇的作者共10位，占總納入作者的4.1%。發(fā)文量最高的是來自重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院的馬厚勛(22篇)。高產(chǎn)作者中馬厚勛、田小春(10篇)、吳平(13篇)、劉曉林(10篇)來自重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院，其余為中南大學湘雅醫(yī)院周巧玲(12篇)、解放軍昆明總醫(yī)院魏玲(10篇)、四川大學華西醫(yī)院鄧玨琳(9篇)、湖北省中醫(yī)院王小琴(9篇)、海南省人民醫(yī)院林書典(8篇)、重慶市急救醫(yī)療中心李寶善(8篇)。

圖1：N=243,E=363，Density=0.012 3，Modularity=0.954，Mean Silhouette=0.616 6，認為該聚類是合理、可信服的。國內(nèi)關于Klotho相關領域作者從2005年后成多個穩(wěn)定的研究團體，其中聯(lián)系最緊密、最穩(wěn)定的團隊為來自馬厚勛、田小春、吳平、劉曉林、李寶善團隊，主要研究Klotho基因單核苷酸多態(tài)性及組合與衰老相關性疾病的關系；其次分別是鄧玨琳、蔡盈盈、汪漢、田鵬、房晨鵬團隊，主要研究Klotho基因及其表達產(chǎn)物與心血管系統(tǒng)相關研究；王小琴、鄒新蓉、王嵐、王長江、詹理睿、陳立、萬亞琴團隊，主要研究Klotho基因/FGF23/Egr1信號通路研究溫補脾腎通腑瀉濁法對糖尿病腎病鈣磷代謝的影響；林書典、詹鋒、張延、劉穎團隊，主要研究Klotho基因調(diào)控及其在腎小管上皮細胞間充質(zhì)轉分化中的作用；魏玲、潘興華、尹娜、朱向情、李慧萍團隊，主要研究Klotho基因及其蛋白與心血管疾病的關系；張寄南、高磊、何國平、金鳴峰團隊，主要研究Klotho基因與心血管相關性聯(lián)系。

圖1 Klotho相關研究領域作者共現(xiàn)聚類圖

2.5.3機構分析 參數(shù)設置：Time Slicing：2001～2019年，每1年為一個時間切片；Node Types：機構(Institution)；Selection Criteria：Top100 per slice；Pruning：None；余設置同作者參數(shù)設置。機構發(fā)文量在一定程度上代表該機構某一科學領域的科研能力。合并同義詞或二級學科：重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院老年病科、重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院老年科；中南大學湘雅醫(yī)院腎內(nèi)科、中南大學湘雅醫(yī)院腎病科；南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心、南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心南京醫(yī)科大學消化內(nèi)鏡中心。因中南大學湘雅醫(yī)院腎內(nèi)科、中南大學湘雅醫(yī)院急診科同為中南大學湘雅醫(yī)院機構，合并后最高產(chǎn)機構為重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院老年病科(19篇)，其次依次為中南大學湘雅醫(yī)院(11篇)、四川大學華西醫(yī)院老年科(4篇)、江蘇大學附屬武進醫(yī)院心內(nèi)科(4篇)、南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心(4篇)、海南省人民醫(yī)院腎病風濕科(4篇)、湖北省中醫(yī)院(3篇)、湖北中醫(yī)藥大學老年醫(yī)學研究所(3篇)、湖北省榮軍醫(yī)院腎內(nèi)科(3篇)。

經(jīng)Citespace處理后得到Klotho相關領域機構共現(xiàn)聚類圖，N=34,E=10，Density(網(wǎng)絡密度)=0.017 8，Modularity=0.935，但Mean Silhouette只為0.375，部分機構之間雖有合作，如：四川大學華西醫(yī)院老年科與成都市第三人民醫(yī)院心內(nèi)科、湖北中醫(yī)藥大學老年醫(yī)學研究所與湖北省榮軍醫(yī)院腎內(nèi)科，但合作關系不夠緊密，不能形成明顯聚類。大部分為醫(yī)院內(nèi)部科室間合作及單個科研機構。見圖2。

圖2 Klotho相關研究領域機構共現(xiàn)聚類圖

2.5.4研究熱點分析 參數(shù)設置：Time Slicing：2001～2019年，每4年為1個時間切片；默認設置；Node Types：關鍵詞(Keyword)；余設置同作者參數(shù)設置。

關鍵詞是對文章的精煉與高度概括，代表科學研究的熱點〔9〕。表1是出現(xiàn)頻次≥10次的關鍵詞，出現(xiàn)頻次排名前8名的關鍵詞為Klotho蛋白、Klotho基因、成纖維細胞生長因子23、氧化應激、單核苷酸多態(tài)性、慢性腎臟病、衰老、糖尿病腎病。中介中心性(Centrality)是測度節(jié)點在網(wǎng)絡中重要性的一個指標，有些關鍵詞雖出現(xiàn)頻次低，但具有高度中心性。中心性排名前8名的關鍵詞：基因表達(1.12)、高血壓(0.75)、成纖維細胞生長因子(0.58)、纈沙坦(0.57)、腎小管上皮細胞(0.55)、冠狀動脈(0.54)、血管緊張素Ⅱ(0.52)、維持性血液透析(0.41)。見圖3。

表1 Klotho相關研究高頻關鍵詞(頻次≥10次)

圖3 Klotho相關研究關鍵詞共現(xiàn)聚類圖

經(jīng)Citespace分析關鍵詞共形成12個聚類，如表2、圖4所示，#0規(guī)模最大。#8聚類成員相似性越高。#10為年代距離現(xiàn)在最近的聚類，包含急性腎損傷、細胞凋亡、絲裂原激活的蛋白激酶、心臟手術、心室重構等主題。

由圖4關鍵詞形成的時線圖可以將Klotho領域研究關鍵詞分為3個時間段：2001～2005年高頻關鍵詞為基因表達、衰老；2006～2015年出現(xiàn)高頻關鍵詞為Klotho基因、Klotho蛋白、成纖維細胞生長因子23、氧化應激、單核苷酸多態(tài)性、慢性腎臟病、糖尿病腎病、高血壓、基因多態(tài)性、凋亡、可溶性Klotho蛋白、血管鈣化、動脈粥樣硬化、急性腎損傷、冠心病、糖尿病、老年、鈣磷代謝、多態(tài)性、小鼠、甲基化、心力衰竭、血液透析；2016年至今出現(xiàn)高頻關鍵詞分別為增殖、急性腦梗死、終末期腎病、β-catenin、腎元顆粒、腹膜透析、頸動脈粥樣硬化、骨髓間充質(zhì)干細胞、黃芪。由上可知早期Klotho領域研究熱點為Klotho基因及其與衰老相關的研究；中期進一步研究Klotho基因多態(tài)性、Klotho基因及相關產(chǎn)物與成纖維細胞生長因子23的關系及Klotho基因及蛋白與衰老相關疾病慢性腎臟病、糖尿病、冠心病、高血壓之間的關系；近期研究熱點集中Klotho/Wnt/β-catenin信號通路在慢性腎臟病中的作用及通過中藥調(diào)節(jié)FGF-Klotho內(nèi)分泌軸來治療疾病。

表2 Klotho相關研究關鍵詞聚類標簽

圖4 2001～2019年Klotho相關領域關鍵詞時線圖

2.5.5研究前沿分析 關鍵詞突現(xiàn)是指關鍵詞在某一時間內(nèi)頻次迅速上升，代表科學研究熱點及前沿〔11〕。如圖5所示，2001～2011年突現(xiàn)詞為衰老、基因表達；2006～2013年突現(xiàn)詞為Klotho基因、福辛普利、血管緊張素Ⅱ、小鼠、高血壓、老年、單核苷酸多態(tài)性。2016～2019年突現(xiàn)詞為成纖維細胞因子23、慢性腎臟病、糖尿病腎病。說明成纖維細胞因子23、慢性腎臟病、糖尿病腎病是Klotho相關領域研究前沿。

圖5 Klotho相關研究關鍵詞共現(xiàn)聚類圖

3 討 論

隨著老齡化社會到來，研究人類特有的衰老機制，并將研究成果轉化應用于防治與衰老相關疾病，以延長健康壽命，已變得越來越重要〔12〕。Klotho最初被認為是一種抗衰老基因，當其在小鼠體內(nèi)過度表達時延長壽命；表達降低時會加速衰老。自1997年Klotho基因被發(fā)現(xiàn)后，各國學者從多角度開展Klotho相關研究。國內(nèi)關于Klotho相關研究可分為兩個階段，①萌芽期：2001～2005年處于萌芽階段，學者們開始關注Klotho基因生理結構及其生物學效應研究〔13〕；②快速發(fā)展期：隨著越來越多的學者關注Klotho相關研究，從2006年開始發(fā)文量快速增長，2011～2016年雖有起伏，但仍保持較高的發(fā)文量，平均年發(fā)文量約43篇。自2009年國家自然科學基金委員會成立了醫(yī)學科學部以后，國家自然科學基金項目著力提高我國醫(yī)學科學基礎研究和應用基礎研究水平〔14〕，2016 年開始試點實施基礎科學中心項目〔15〕。國家及地方也重視支持關于Klotho相關領域的研究，加大項目基金的投入，受基金支持的文獻占總文獻的44.8%。

Klotho基因由5個外顯子組成和4個內(nèi)含子組成，編碼長1 014個氨基酸Ⅰ型單次跨膜蛋白，主要表達于腎臟遠曲小管和大腦脈絡叢，少數(shù)表達于垂體、甲狀旁腺、胰腺、卵巢、睪丸和胎盤等內(nèi)分泌器官〔1,16〕。目前發(fā)現(xiàn)的Klotho蛋白包括α-Klotho,β-Klotho及γ-Klotho 3種蛋白，各自發(fā)揮不同功能。

人類FGF基因由22個成員組成，被分為7個亞族,根據(jù)其作用機制被分為3個亞科(胞內(nèi)、旁分泌和內(nèi)分泌FGFs)。由于胞內(nèi)FGFs(包含F(xiàn)GF11～14)不典型，不需要與FGF受體結合而發(fā)揮作用，目前主要研究的兩個亞科為旁分泌FGFs和內(nèi)分泌FGFs。旁分泌FGFs包含15個成員，通過肝素/硫酸乙酰肝素與FGFR的胞外域結合和活化FGFRs的酪氨酸激酶信號而發(fā)揮生物學效應。內(nèi)分泌FGFs由FGF19、FGF21和FGF23組成，具有抑制肝細胞內(nèi)膽汁酸合成、促進脂肪細胞的脂肪分解、抑制磷酸鹽再吸收及腎小管細胞中維生素D的生物合成作用，需要跨膜蛋白Klotho基因家族作為共受體結合同源性FGF受體發(fā)揮〔17,18〕。從而開啟關于FGF、FGFR、Klotho內(nèi)分泌系統(tǒng)的研究，包括FGF23-Klotho介導的骨-腎-甲狀旁腺內(nèi)分泌軸；FGF15/19-β klotho介導的腸-肝-膽內(nèi)分泌軸；FGF21-β klotho介導的肝-脂肪內(nèi)分泌軸等〔18～22〕。

研究發(fā)現(xiàn)小鼠缺乏Klotho或FGF23不僅可引起高磷血癥，也出現(xiàn)一系列衰老的表現(xiàn)，包括生長遲緩、性腺功能減退、胸腺退化、皮膚萎縮、肌肉萎縮、血管鈣化、骨質(zhì)疏松、肺氣腫、認知障礙、聽力障礙、運動神經(jīng)元變性〔1,23〕。Klotho與FGF23這種特殊的生理結構與病理表現(xiàn)使學者更加關注Klotho與FGF23之間的關系。FGF23是由骨細胞和成骨細胞合成分泌的細胞因子,與α-Klotho/FGFRs復合物結合傳遞信息，參與體內(nèi)鈣磷代謝及維生素D的合成。FGF23-Klotho信號通路成為近些年國外研究的熱點，通路異常導致多種內(nèi)分泌疾病的發(fā)生，如心血管疾病、內(nèi)分泌疾病、腫瘤、腦血管疾病，尤其與慢性腎臟病密切相關，可能因腎臟是FGF23的主要靶器官，且分泌大量的α-Klotho〔8〕。

糖尿病腎病是糖尿病微血管病的主要并發(fā)癥之一，現(xiàn)有的治療手段及危險因素的控制也無法逆轉糖尿病腎病向終末期腎病的發(fā)展，尋找新的糖尿病腎病治療靶點已成國內(nèi)外研究的熱點。Klotho作為一種抗衰老基因，是FGF的共受體，可調(diào)節(jié)細胞存活、增殖、維生素D代謝及鈣磷代謝，參與血管鈣化和腎纖維化的發(fā)生發(fā)展〔24〕。Klotho及其介導的信號通路可能是治療糖尿病腎病的潛在靶點〔25～28〕。

結合高頻關鍵詞、關鍵詞聚類時線圖、關鍵詞突現(xiàn)詞分析，國內(nèi)近期關于Klotho研究熱點集中于參與腎臟相關疾病的發(fā)生的兩條信號通路。①FGF-Klotho內(nèi)分泌軸。我國關于FGF-Klotho內(nèi)分泌軸研究包括Klotho/FGF23/Egr1、Klotho/FGFR1/FGF2信號通路，主要研究團隊為王小琴團隊，通過中醫(yī)藥干預FGF-Klotho內(nèi)分泌軸來改善糖尿病腎病鈣磷代謝。②Klotho/Wnt/β-catenin信號通路：Klotho調(diào)控Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)信號通路在腎間質(zhì)纖維化發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用，通過干預Klotho/Wnt/β-catenin信號通路可延緩腎臟纖維化。未來國內(nèi)更加關注Klotho與FGF23、慢性腎臟病、糖尿病腎病的研究。