关于Klotho相关研究的文献计量可视化分析

林腊梅 邓丹芳 孙龙 王小琴

(1湖北中医药大学，湖北 武汉 430074；2湖北省中医院肾内科 湖北中医药大学附属医院 湖北省中医药研究院)

随着社会人口老年化的发展，研究如何延缓衰老及防治衰老伴随的疾病已成为一个重要问题。自1997年一项实验发现一种参与人体抑制衰老的基因Klotho以来，Klotho基因及其产物已被发现在保护肾脏及心脑血管，改善认知功能障碍，抗肿瘤，调节内分泌、矿物质代谢等方面发挥重要作用〔1～8〕。近几年来国内也有大量关于Klotho相关研究的报道，但面对海量的文献逐一阅读耗时耗力，选择性阅读又具有片面性、客观性。Citespace是美籍华裔陈超美教授开发的一款多元、分时、动态的可视化分析软件，通过合理巧妙的空间布局，将科学发展历程、研究热点展示在图谱上，各知识单元间的共现聚类分析来了解科学知识的结构、规律和分布情况〔9〕。本文通过Citespace分析我国关于Klotho相关研究的发展过程、研究热点及趋势，可为我国广大研究者提供研究方向。

1 资料与方法

1.1选择数据库 中国知网。检索条件：因Klotho被翻译为克老素，故检索主题词为：Klotho OR 克老素；检索时间为建库时间至2019.6.11。

1.2Excel转换 纳入的文献经自定义导出，导出格式的xls，利用Excel进行发文趋势、项目基金支持情况及发表期刊分析。

1.3Refworks转换 文献经Refworks导出，导出格式为的 download_***.txt，利用CitespaceV进行作者、机构、关键词的可视化分析。

2 结 果

2.1文献总量及文献来源情况 共收集文献783篇，排除不符合主题、数据不全、会议通知等文献，共纳入554篇，其中期刊359篇，硕博论文182篇，会议13篇。

2.2发文趋势 国内关于Klotho相关研究的文献2001～2019年发文量分别为：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，中国知网中关于Klotho相关研究的文献最早发表于2001年，2001～2005年年发文量较少(≤1篇)。2006年后发文量呈逐渐上升趋势，最高峰在2017年，年发文量达98篇(17.7%)。2019年文献只收集到6月11日，故不能判断2019年发文量下降。

2.3基金支持情况 纳入文献未受基金支持文献为306篇(55.2%)。受基金支持的文献248篇(44.8%)，支持基金中以国家自然科学基金为主，文献量为105篇(19%)。其他发文量≥3篇的项目基金分别为黑龙江省教育厅科技项目、四川省科技计划项目、国家临床重点专科建设项目、云南省自然科学基金资助项目、常州市社会发展基金资助项目、湖北省教育厅重点项目、江苏省卫生计生委面上科研课题、科技部“973计划”项目子课题资助项目、陕西省自然科学基金项目、四川省卫计委课题。其他为发文量<3篇的基金项目，发文量为104篇(18.8%)。

2.4发表期刊 纳入文献共发表于167种期刊，发文量最多的期刊为中国老年学杂志(31篇)。其次依次为山东医药(10篇)、重庆医科大学学报(9篇)、中国动脉硬化杂志(9篇)、肾脏病与透析肾移植杂志(8篇)、中华老年心脑血管杂志(7篇)、中国中西医结合肾病杂志(7篇)、医学综述(7篇)、重庆医学(6篇)、中南大学学报(医学版)(5篇)、中国血液净化(5篇)、中国全科医学(5篇)、西安交通大学学报(医学版)(5篇)、实用医学杂志(5篇)、南京医科大学学报(自然科学版本)(5篇)、江苏医药(5篇)。发文量≤4篇期刊发文总量425篇，占总文献量的76.7%。

2.5可视化分析

2.5.1图谱判读 图谱中的节点大小表示作者、机构发表文献的数量，节点之间的连线反应合作强度。平均轮廓值(Mean Silhouette)大于0.5认为聚类是合理的，大于0.7聚类是高效的；网络模块度(Modularity)大于0.3被认为是可信服的〔10〕。

2.5.2作者分析 纳入的文献经5.3R4版CitespaceV处理，参数设置：时间切片(Time Slicing)：因文献最早发表于2001年，故时间设置为2001～2019年，每2年为1个时间切片；文本处理(Text Processing)：默认设置；节点类型(Node Types)：作者(Author)；提取节点阈值(Selection Criteria)：修剪选项(Top50 per slice；Pruning)：关键路径(Pathfinder)、修剪合并后网络(Pruning the merged network)，余设置为默认设置。

高产作者在一定程度上代表相关领域主要研究者及团队核心人物。经Citespace处理，纳入的作者(发文量≥2篇)共243人，发文量≥8篇的作者共10位，占总纳入作者的4.1%。发文量最高的是来自重庆医科大学附属第一医院的马厚勋(22篇)。高产作者中马厚勋、田小春(10篇)、吴平(13篇)、刘晓林(10篇)来自重庆医科大学附属第一医院，其余为中南大学湘雅医院周巧玲(12篇)、解放军昆明总医院魏玲(10篇)、四川大学华西医院邓珏琳(9篇)、湖北省中医院王小琴(9篇)、海南省人民医院林书典(8篇)、重庆市急救医疗中心李宝善(8篇)。

图1：N=243,E=363，Density=0.012 3，Modularity=0.954，Mean Silhouette=0.616 6，认为该聚类是合理、可信服的。国内关于Klotho相关领域作者从2005年后成多个稳定的研究团体，其中联系最紧密、最稳定的团队为来自马厚勋、田小春、吴平、刘晓林、李宝善团队，主要研究Klotho基因单核苷酸多态性及组合与衰老相关性疾病的关系；其次分别是邓珏琳、蔡盈盈、汪汉、田鹏、房晨鹏团队，主要研究Klotho基因及其表达产物与心血管系统相关研究；王小琴、邹新蓉、王岚、王长江、詹理睿、陈立、万亚琴团队，主要研究Klotho基因/FGF23/Egr1信号通路研究温补脾肾通腑泻浊法对糖尿病肾病钙磷代谢的影响；林书典、詹锋、张延、刘颖团队，主要研究Klotho基因调控及其在肾小管上皮细胞间充质转分化中的作用；魏玲、潘兴华、尹娜、朱向情、李慧萍团队，主要研究Klotho基因及其蛋白与心血管疾病的关系；张寄南、高磊、何国平、金鸣峰团队，主要研究Klotho基因与心血管相关性联系。

图1 Klotho相关研究领域作者共现聚类图

2.5.3机构分析 参数设置：Time Slicing：2001～2019年，每1年为一个时间切片；Node Types：机构(Institution)；Selection Criteria：Top100 per slice；Pruning：None；余设置同作者参数设置。机构发文量在一定程度上代表该机构某一科学领域的科研能力。合并同义词或二级学科：重庆医科大学附属第一医院老年病科、重庆医科大学附属第一医院老年科；中南大学湘雅医院肾内科、中南大学湘雅医院肾病科；南京医科大学第二附属医院消化医学中心、南京医科大学第二附属医院消化医学中心南京医科大学消化内镜中心。因中南大学湘雅医院肾内科、中南大学湘雅医院急诊科同为中南大学湘雅医院机构，合并后最高产机构为重庆医科大学附属第一医院老年病科(19篇)，其次依次为中南大学湘雅医院(11篇)、四川大学华西医院老年科(4篇)、江苏大学附属武进医院心内科(4篇)、南京医科大学第二附属医院消化医学中心(4篇)、海南省人民医院肾病风湿科(4篇)、湖北省中医院(3篇)、湖北中医药大学老年医学研究所(3篇)、湖北省荣军医院肾内科(3篇)。

经Citespace处理后得到Klotho相关领域机构共现聚类图，N=34,E=10，Density(网络密度)=0.017 8，Modularity=0.935，但Mean Silhouette只为0.375，部分机构之间虽有合作，如：四川大学华西医院老年科与成都市第三人民医院心内科、湖北中医药大学老年医学研究所与湖北省荣军医院肾内科，但合作关系不够紧密，不能形成明显聚类。大部分为医院内部科室间合作及单个科研机构。见图2。

图2 Klotho相关研究领域机构共现聚类图

2.5.4研究热点分析 参数设置：Time Slicing：2001～2019年，每4年为1个时间切片；默认设置；Node Types：关键词(Keyword)；余设置同作者参数设置。

关键词是对文章的精炼与高度概括，代表科学研究的热点〔9〕。表1是出现频次≥10次的关键词，出现频次排名前8名的关键词为Klotho蛋白、Klotho基因、成纤维细胞生长因子23、氧化应激、单核苷酸多态性、慢性肾脏病、衰老、糖尿病肾病。中介中心性(Centrality)是测度节点在网络中重要性的一个指标，有些关键词虽出现频次低，但具有高度中心性。中心性排名前8名的关键词：基因表达(1.12)、高血压(0.75)、成纤维细胞生长因子(0.58)、缬沙坦(0.57)、肾小管上皮细胞(0.55)、冠状动脉(0.54)、血管紧张素Ⅱ(0.52)、维持性血液透析(0.41)。见图3。

表1 Klotho相关研究高频关键词(频次≥10次)

图3 Klotho相关研究关键词共现聚类图

经Citespace分析关键词共形成12个聚类，如表2、图4所示，#0规模最大。#8聚类成员相似性越高。#10为年代距离现在最近的聚类，包含急性肾损伤、细胞凋亡、丝裂原激活的蛋白激酶、心脏手术、心室重构等主题。

由图4关键词形成的时线图可以将Klotho领域研究关键词分为3个时间段：2001～2005年高频关键词为基因表达、衰老；2006～2015年出现高频关键词为Klotho基因、Klotho蛋白、成纤维细胞生长因子23、氧化应激、单核苷酸多态性、慢性肾脏病、糖尿病肾病、高血压、基因多态性、凋亡、可溶性Klotho蛋白、血管钙化、动脉粥样硬化、急性肾损伤、冠心病、糖尿病、老年、钙磷代谢、多态性、小鼠、甲基化、心力衰竭、血液透析；2016年至今出现高频关键词分别为增殖、急性脑梗死、终末期肾病、β-catenin、肾元颗粒、腹膜透析、颈动脉粥样硬化、骨髓间充质干细胞、黄芪。由上可知早期Klotho领域研究热点为Klotho基因及其与衰老相关的研究；中期进一步研究Klotho基因多态性、Klotho基因及相关产物与成纤维细胞生长因子23的关系及Klotho基因及蛋白与衰老相关疾病慢性肾脏病、糖尿病、冠心病、高血压之间的关系；近期研究热点集中Klotho/Wnt/β-catenin信号通路在慢性肾脏病中的作用及通过中药调节FGF-Klotho内分泌轴来治疗疾病。

表2 Klotho相关研究关键词聚类标签

图4 2001～2019年Klotho相关领域关键词时线图

2.5.5研究前沿分析 关键词突现是指关键词在某一时间内频次迅速上升，代表科学研究热点及前沿〔11〕。如图5所示，2001～2011年突现词为衰老、基因表达；2006～2013年突现词为Klotho基因、福辛普利、血管紧张素Ⅱ、小鼠、高血压、老年、单核苷酸多态性。2016～2019年突现词为成纤维细胞因子23、慢性肾脏病、糖尿病肾病。说明成纤维细胞因子23、慢性肾脏病、糖尿病肾病是Klotho相关领域研究前沿。

图5 Klotho相关研究关键词共现聚类图

3 讨 论

随着老龄化社会到来，研究人类特有的衰老机制，并将研究成果转化应用于防治与衰老相关疾病，以延长健康寿命，已变得越来越重要〔12〕。Klotho最初被认为是一种抗衰老基因，当其在小鼠体内过度表达时延长寿命；表达降低时会加速衰老。自1997年Klotho基因被发现后，各国学者从多角度开展Klotho相关研究。国内关于Klotho相关研究可分为两个阶段，①萌芽期：2001～2005年处于萌芽阶段，学者们开始关注Klotho基因生理结构及其生物学效应研究〔13〕；②快速发展期：随着越来越多的学者关注Klotho相关研究，从2006年开始发文量快速增长，2011～2016年虽有起伏，但仍保持较高的发文量，平均年发文量约43篇。自2009年国家自然科学基金委员会成立了医学科学部以后，国家自然科学基金项目着力提高我国医学科学基础研究和应用基础研究水平〔14〕，2016 年开始试点实施基础科学中心项目〔15〕。国家及地方也重视支持关于Klotho相关领域的研究，加大项目基金的投入，受基金支持的文献占总文献的44.8%。

Klotho基因由5个外显子组成和4个内含子组成，编码长1 014个氨基酸Ⅰ型单次跨膜蛋白，主要表达于肾脏远曲小管和大脑脉络丛，少数表达于垂体、甲状旁腺、胰腺、卵巢、睾丸和胎盘等内分泌器官〔1,16〕。目前发现的Klotho蛋白包括α-Klotho,β-Klotho及γ-Klotho 3种蛋白，各自发挥不同功能。

人类FGF基因由22个成员组成，被分为7个亚族,根据其作用机制被分为3个亚科(胞内、旁分泌和内分泌FGFs)。由于胞内FGFs(包含FGF11～14)不典型，不需要与FGF受体结合而发挥作用，目前主要研究的两个亚科为旁分泌FGFs和内分泌FGFs。旁分泌FGFs包含15个成员，通过肝素/硫酸乙酰肝素与FGFR的胞外域结合和活化FGFRs的酪氨酸激酶信号而发挥生物学效应。内分泌FGFs由FGF19、FGF21和FGF23组成，具有抑制肝细胞内胆汁酸合成、促进脂肪细胞的脂肪分解、抑制磷酸盐再吸收及肾小管细胞中维生素D的生物合成作用，需要跨膜蛋白Klotho基因家族作为共受体结合同源性FGF受体发挥〔17,18〕。从而开启关于FGF、FGFR、Klotho内分泌系统的研究，包括FGF23-Klotho介导的骨-肾-甲状旁腺内分泌轴；FGF15/19-β klotho介导的肠-肝-胆内分泌轴；FGF21-β klotho介导的肝-脂肪内分泌轴等〔18～22〕。

研究发现小鼠缺乏Klotho或FGF23不仅可引起高磷血症，也出现一系列衰老的表现，包括生长迟缓、性腺功能减退、胸腺退化、皮肤萎缩、肌肉萎缩、血管钙化、骨质疏松、肺气肿、认知障碍、听力障碍、运动神经元变性〔1,23〕。Klotho与FGF23这种特殊的生理结构与病理表现使学者更加关注Klotho与FGF23之间的关系。FGF23是由骨细胞和成骨细胞合成分泌的细胞因子,与α-Klotho/FGFRs复合物结合传递信息，参与体内钙磷代谢及维生素D的合成。FGF23-Klotho信号通路成为近些年国外研究的热点，通路异常导致多种内分泌疾病的发生，如心血管疾病、内分泌疾病、肿瘤、脑血管疾病，尤其与慢性肾脏病密切相关，可能因肾脏是FGF23的主要靶器官，且分泌大量的α-Klotho〔8〕。

糖尿病肾病是糖尿病微血管病的主要并发症之一，现有的治疗手段及危险因素的控制也无法逆转糖尿病肾病向终末期肾病的发展，寻找新的糖尿病肾病治疗靶点已成国内外研究的热点。Klotho作为一种抗衰老基因，是FGF的共受体，可调节细胞存活、增殖、维生素D代谢及钙磷代谢，参与血管钙化和肾纤维化的发生发展〔24〕。Klotho及其介导的信号通路可能是治疗糖尿病肾病的潜在靶点〔25～28〕。

结合高频关键词、关键词聚类时线图、关键词突现词分析，国内近期关于Klotho研究热点集中于参与肾脏相关疾病的发生的两条信号通路。①FGF-Klotho内分泌轴。我国关于FGF-Klotho内分泌轴研究包括Klotho/FGF23/Egr1、Klotho/FGFR1/FGF2信号通路，主要研究团队为王小琴团队，通过中医药干预FGF-Klotho内分泌轴来改善糖尿病肾病钙磷代谢。②Klotho/Wnt/β-catenin信号通路：Klotho调控Wnt/β联蛋白(β-catenin)信号通路在肾间质纤维化发生、发展中起着重要作用，通过干预Klotho/Wnt/β-catenin信号通路可延缓肾脏纤维化。未来国内更加关注Klotho与FGF23、慢性肾脏病、糖尿病肾病的研究。