基于CiteSpace的棕色脂肪组织相关文献可视化分析

卢晨霞 肖明中 李晓东,

1.湖北中医药大学中医临床学院，湖北武汉 430065；2.湖北省中医院肝病研究所，湖北武汉 430061；3.湖北省中医药研究院肝病研究所，湖北武汉 430074

棕色脂肪组织（brown adipose tissue，BAT）作为一种耗能组织普遍存在于哺乳动物中，可通过解偶联作用消耗脂肪产生热量，从而参与非颤抖性产热和食物诱导性产热，对于机体应对寒冷、维持温度稳态具有重要的生理意义。近年来，研究发现BAT 除了与产热有关外，可能还与肥胖、糖尿病和衰老相关[1-2]，激活BAT 可以作为预防或治疗肥胖等代谢相关疾病的重要手段之一。

文献计量分析软件—CiteSpace 通过可视化方法可对某一领域的科学文献进行计量分析，直观地展现本知识领域的全景信息[3-5]。本研究拟利用CiteSpace 5.7.R1 分析挖掘2014 年以来Web of Science 数据库中BAT 相关研究的关键文献、研究热点和前沿方向，以知识图谱形式客观描述BAT 研究的全景概况。

1 资料与方法

1.1 文献检索策略与导出

登陆Web of Science（http：//apps.webofknowledge.com/），选择“Web of Science 核心合集”数据库，以主题=“Brown Adipose Tissue”OR 主题=“brown-fat-like development”OR 主题=“brown fat”为检索词条，检索年限为2014—2020 年，纳入文献类型为“研究论文（article）”，排除会议论文、综述等。经去重统计后共纳入3089 篇文献。选择“全记录与引用的参考文献”，以“download_”为前缀名保存为txt 文本。

1.2 分析方法

使用CiteSpace 5.7.R1 进行文献的可视化分析，知识图谱网络中的不同节点代表机构、作者、国家、关键词和引用文献等元素，节点之间的边代表各节点之间的协作/共现关系。本研究中设置相关参数如下：时间分区为2014—2020 年；时间切片为1；网络连接强度为Cosine。网络裁剪选择寻径网络+简化合并后网络，将分析节点类型分别设置为国家/地区、学术机构、关键词、作者、参考文献等，其阈值根据各节点类型的具体情况而定。可视化裁剪选择关键路径算法与主要合并网络。

2 结果

2.1 BAT 相关研究年发表文献统计

2014—2020 年，本研究共纳入3089 篇BAT 相关文献，发文量呈逐年平稳增长趋势。见图1。

图1 棕色脂肪组织相关文献年份分布（n=3089）

2.2 BAT 相关研究的国家/地区分布

使用CiteSpace 生成BAT 研究的主要国家/地区图谱，设置阈值为Top N=50，共产生50 个节点和174 条边，见图2。3089 篇BAT 相关参考文献由50 个国家的研究小组公开发表。节点大小代表该国家/地区的发文量，发文量排名前三的国家为美国（1194 篇，38.65%）、中国（530 篇，17.16%）、日本（294 篇，9.52%）。中心度可显示该国家/地区之间的合作联系，其排名前三的国家是奥地利（1.27）、丹麦（1.21）、挪威（0.87）。

图2 棕色脂肪组织相关研究的主要国家/地区（n=3089）

设置阈值为Top N=30，总共涉及132 个学术机构（表1），发文频次排名前三的学术机构为中国科学院（80 篇）、哈佛医学院（73 篇）、哈佛大学（73 篇）；就中心性排名而言，亥姆霍兹慕尼黑中心（0.9）、慕尼黑工业大学（0.88）、辛辛那提大学（0.77）是排名前五的学术机构。见图3。

图3 棕色脂肪组织相关研究的主要学术机构（n=3089）

表1 棕色脂肪组织相关研究发文量排名前10的国家与学术机构（n=3089）

2.3 BAT 相关研究的期刊分布

频次分析发现，BAT 相关研究总共发表在718 种学术期刊，发文量排名前10的期刊2019 年平均影响因子为6.77，主要为内分泌与代谢疾病研究或生物分子机制探讨的专业出版物。BAT 发文量最多的期刊是Scientific Reports，近5 年影响因子为4.32，其次为PLoS One、Molecular Metabolism 等。其中，影响因子最高的杂志为New Engl J Med，其2019 年影响因子为74.699。发文量排名前10 位的期刊及影响因子，见表2。

表2 棕色脂肪组织相关研究发文量前10 位的期刊及影响因子（n=3089）

2.4 作者与被引作者的共现分析

设置筛选阈值Top N=30，作者贡献图谱共产生150 个节点和232 条边，其中BAT 研究学术贡献最突出的作者为PATRICK CN RENSEN，共计发BAT 研究论文56 篇，该学者为荷兰莱顿大学医学中心（LUMC）内分泌学研究实验室负责人，其研究集中于棕色脂肪在脂质代谢中的作用及其对糖尿病和动脉粥样硬化的影响。

普赖斯定律（Price law）可描述BAT 研究领域的核心作者，即在同一主题中，半数的论文为一群高生产能力作者所撰写，这一作者集合的数量上约等于全部作者总数的平方根。计算公式：m≈0.749（nmax）1/2，m 为核心作者人数，nmax 为最高发文的具体数值[6-7]。故m≈0.749*（56）1/2≈5.6 篇，说明BAT 相关研究领域核心论文发文量达到或超过5.6 篇以上的作者可认定为核心作者。据检索，共有97 名作者在BAT的研究领域发表学术论文发文量超过5.6 篇的作者人数，说明PATRICK CN RENSEN（56 篇）、MIGUEL LOPEZ（37 篇）、MARIETTE R BOON（36 篇）、RUBEN NOGUEIRAS（30 篇）、JAN NEDERGAARD（25 篇）等人是BAT 研究学术领域中的核心作者。

图4 棕色脂肪组织相关研究的作者共现图谱（2014—2020 年）

2.5 关键词共现分析

以频次和中心性分析表达文献核心内容的关键词和主题词，可以获知研究该领域发展动向、研究热点以及学术脉络。

设置筛选阈值Top N=50，2014—2020 年BAT 相关文献的关键词共现分析总共产生85 个节点和269 条边，见图5。BAT 研究的热点关键词有：肥胖（obesity）、基因表达（gene expression）、产热作用（thermogenesis）、脂肪组织（adipose tissue）、代谢（metabolism）等。

图5 棕色脂肪组织相关文献的关键词共现图谱（2014—2020 年）

本研究聚类模块值Q=0.81、平均轮廓值S=0.85，聚类结构具高显著性和可信度。根据其研究热点可分为脂肪、肥胖、产热和基因表达等4 个主要相关的研究分类，见表3。

表3 棕色脂肪组织研究的高频关键词分类（2014—2020 年）

3 讨论

3.1 BAT 研究主要分布在欧美国家及亚洲地区

BAT 相关研究的发文量可反映该领域内学术研究的关注度和研究水平。2014 年前，BAT 研究的公开发表学术论文较少，但也做出重大科学突破。2009 年研究发现成人体内存在具有功能活性的BAT，并且随着肥胖的发生，其活性会逐渐下调[8-9]。陆续有学者阐明调控BAT 分化与机体产热、能量平衡与代谢过程的生物分析机制，使BAT 研究成为新型抗肥胖药物和代谢病治疗的研发热点。中国科学院作为国内BAT相关研究的中坚力量，其水平处于世界领先行列；以美国为代表的发达国家是BAT 相关研究的主要地域，发文量排名前10的有4 家学术机构均来自美国，其次为荷兰莱顿大学和巴西圣保罗大学。

3.2 BAT 研究集中于代谢与内分泌疾病领域

在发表BAT 相关研究发文量前10 排名中有5 家学术期刊均为内分泌学与代谢学科。178 种学术期刊中影响因子最高的为New Engl J Med 和Nature，均为综合性学术期刊，发表BAT 研究论著11 篇。2014 年Gnad 等[10]表明腺苷A_（2A）受体通过刺激交感神经激活BAT 可减重和改善糖耐量受损，该文的他引量164 次。PATRICK CN RENSEN 在该领域内产生较大影响力，该作者的研究成果主要集中在棕色脂肪的分布与节律差异[11-13]、激活BAT的临床干预[14-16]以及分子机制研究[17-19]。

3.3 BAT 相关研究的热点分析

CiteSpace 从关键词聚类划分产生3 个主要靠前的热点研究分类：①脂肪组织。由关键词共现分析，除BAT 产生最高频次外，还有脂肪组织、脂肪和脂肪生成等高频关键词。BAT 和白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）是哺乳动物的两种主要脂肪组织。WAT以沉积三酰甘油的方式发挥能量储备、维持体温、保护内脏和支持填充等作用；而BAT 在对抗寒冷、能量平衡和改善代谢方面发挥重要作用。同时，人体还存在部分米/褐色脂肪细胞在形态和功能上与BAT 相似，可在寒冷刺激或运动后发生“棕色化/褐变”从而发挥其产热功能[9,20-21]。②非颤抖性产热。非颤抖性产热对哺乳动物在冷环境下维持体温和能量代谢所必需的，在人体的能量消耗、葡萄糖稳态和胰岛素敏感性中具有显著的生理调节作用，而BAT 是发挥非颤抖性产热的主要部位[22]。本研究结果也提示出研究者致力于解析BAT 与非颤抖性产热方面的分子机制研究[23-25]。③代谢相关。脂肪组织是肝脏和骨骼肌中代谢和细胞信号传导的主要调节剂，由高脂肪饮食或肥胖导致的脂肪组织功能障碍被认为是通过循环、中枢神经系统介导干扰信号或者释放外泌体到其他代谢组织。低温暴露和交感神经系统会刺激BAT的产热活性，激活免疫细胞、调节交感神经输出等方式诱导WAT 棕色化，可达到改善胰岛素抵抗与脂质代谢，以及减轻体重目的。研究者通过在胰岛素信号传导、葡萄糖利用、脂质代谢、脂肪因子分泌和转录控制等多维度的研究探讨脂肪细胞在胰岛素敏感性和机体内环境代谢方面的调节作用[26]。

本研究具有一定的局限性，如纳入文献的发表时间为2014—2020 年，而棕色脂肪组织的关键突破于2009 年被提出，存在相关研究被遗漏的可能。其次，纳入的文献来源仅为Web of Science，而国内数据库对BAT 研究的数据未纳入统计导致结论分析不全面。