基于文献计量的骨关节炎与自噬研究态势分析

袁长深 李 哲 官岩兵 廖书宁 陈乐伟 容伟明 梅其杰 段 戡

1.广西中医药大学第一附属医院关节创伤骨科，广西南宁 530023；2.广西中医药大学研究生院，广西南宁 530000

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是一种以软骨细胞减少、软骨下硬化和滑膜炎为特征的退行性关节疾病。OA 发病率随着老龄化社会的到来不断上升。据统计，目前全球OA 患者已超过3 亿，而我国40 岁以上人群原发性OA 的总患病率高达46.3%，已成为导致全世界疼痛、残疾和加重社会经济负担的主要疾病之一[1]。该病发病机制尚不清楚，目前仍无有效手段阻止该病的进程。因此，深入研究OA 的发病机制，探索有效治疗靶点至关重要。

OA 主要病理表现是软骨细胞凋亡和细胞外基质丢失，维持其正常的生理结构、功能是治疗的关键。自噬作为一种重要的细胞稳态机制，通过清除受损和功能失调的细胞器和大分子，维持OA 软骨内环境的稳定。近年来研究发现，通过自噬增强体内平衡机制，可有效减缓OA 软骨退变，降低OA 风险[2]，有效激活自噬可能是未来治疗OA 的一种方式[3]。因此，系统掌握OA 与自噬的动态变化，为从自噬角度研究OA 提供理论依据。

文献计量学是运用统计学及数学等方法，将研究知识载体的关系和规律可视化，以探讨该研究领域动态特征[4]。从OA 热点研究领域——自噬进行研究，通过对OA 与自噬进行文献计量学统计分析，可从整体角度分析其研究热点和趋势变化，对OA 研究具有重要的现实指导意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本文以“Osteoarthritis/OA、autophagy”作为关键词，以“Osteoarthritis/OA and autophagy”方式检索PubMed数据库中相关文献，时间限定为2011 年1 月至2021 年12 月，文献类型限定为artical；语种限定为英文。

1.2 研究方法

本文采用文献计量学方法，以PubMed 文献数据库为基础，使用citexs 数据分析平台（www.citexs.com），分别选择国家、机构、作者、关键词、期刊、关联疾病、关联基因等因素对文献进行大数据挖掘和分析，并可视化呈现该领域的总趋势、分布情况、热点变化等。从整体上把握OA 与自噬的研究概况，发现当前研究阶段的重要问题，为今后深入研究提供参考。

2 结果

2.1 年度发文趋势分析

检索获得有效文献共480 篇，文献年均发文量44 篇。OA 与自噬相关研究发文量从2011 年起稳定且快速增长，2014 增长率最快为120%，2019—2020 年增长最多为37 篇，2021 达到年发文量顶峰108 篇，提示该领域的研究得到快速发展，处于快速上升阶段。见图1。

图1 骨关节炎与自噬相关文献的年度发文趋势

2.2 研究国家分析

全球在OA 与自噬研究领域发文量最多的国家是中国（207 篇，43.13%），美国（49 篇，10.21%）和韩国（21 篇，4.38%）位居第二、三位。

2.3 研究机构分析

全球OA 与自噬研究领域发文量前20 位的国家研究机构如图2 所示，其中斯克里普斯研究所和浙江大学发文量占据前2 位，分别发表13、10 篇，广西医科大学、广西医科大学第一附属医院、华中科技大学、大连医科大学分别发表7 篇，并列第3 位。

图2 骨关节炎与自噬的研究机构分析

2.4 作者分析

全球在OA 与自噬研究领域发文量前15 的作者见表1。该领域作者产出文献数量最多为4 篇，有7 名作者发表4 篇相关文献，其中有6 名作者所在地为中国，3 名作者研究机构为华中科技大学，3 名作者研究机构为大连医科大学。

表1 骨关节炎与自噬的研究作者分析

2.5 发文期刊分析

发文量排名前30 的期刊如图3 所示，其中刊载文献量最多的期刊是Osteoarthritis Cartilage（24 篇）；Autophagy 位居第二，刊载文献量15 篇；Int J Mol Sci位居第三，刊载文献量13 篇。

图3 骨关节炎与自噬的发文期刊分析

2.6 关键词热点词频分析

关键词是文献研究目的、对象及方法等内容的高度凝练与概括。关键词分析可反映某一研究领域在不同时间段内的主题及热点的变化趋势。检索所得文献中出现频次前5 的关键词分别是autophagy、apoptosis、chondrocytes、inflammation、cartilage。见图4。

图4 骨关节炎与自噬关键词热点词频

2.7 关键词热度随时间变化分析

将2011 年1 月至2021 年12 月，分为4 个时间段，见图5。表示OA 与自噬相关的关键词词频在各个时间段的热度排名及排名变化情况，图6 表示2021 年OA 与自噬相关联的关键词词频随时间推移的热度排名。

图5 骨关节炎与自噬关键词不同时间段的热度排名及排名变化分析

图6 2021 年骨关节炎与自噬相关联的关键词热度排名

2.8 关联基因分析

对检索所得文献作关联基因分析，其中文献量最多的MTOR（143 篇）；MAP1LC3A 位居第二，文献量为116 篇；BECN1 位居第三，文献量116 篇。见图7。

图7 骨关节炎与自噬关联基因分析

2.9 人工智能推荐文献

根据检索关键词Osteoarthritis/OA 与autophagy，综合文献被引用数、发表时间、年份、影响因子等条件，获得推荐文献15 篇，其中近5 年文献为11 篇，本文按照影响因子分数由高到低将其列出。见表2。

表2 骨关节炎与自噬相关的人工智能推荐文献

3 讨论

OA 作为全世界最常见的关节疾病之一，是老年人残疾的主要原因，社会经济负担也因其不断加重。随着老龄化社会的到来，OA 已成为全世界亟须解决的公共卫生问题和社会问题[5]。而自噬作为一种高度保守的降解系统，在调节能量和营养、维持机体能量代谢方面发挥着至关重要的作用[6]。近年来，自噬在OA中的研究备受关注。已有研究证实，自噬可在一定程度上恢复受损软骨细胞的功能，减缓OA 的发生进展[2]。本研究通过文献计量学方法对OA 与自噬相关文献进行数据挖掘和分析，并进行可视化，从整体上系统揭示OA 与自噬领域的研究概况，对今后该领域的研究具有一定参考意义。

从年度发文趋势分析得知，OA 与自噬相关研究稳定且持续增长，近2 年发文量大幅度上升，2021 年发文量达108 篇，提示OA 与自噬研究仍处于上升阶段，且自噬在OA 中的作用越来越受到全球范围内学者的重视。根据作者、机构、国家、期刊可视化分析，可得知研究现状的总体概况。

在关键词词频及热度分析中得知，“inflammation（炎症）”一词贯穿四个时间阶段始终，提示学者们改变了早期将OA 定义为“非炎症性”“磨损性”疾病的观念，普遍认可OA 是一种“炎症性”疾病。研究也证实在影像学观察到关节的显著变化之前，甚至在软骨发生变性之前，关节内便存在炎症[7]。除此之外，第一阶段关键词未在其他阶段发现，表明第一阶段研究处于起步阶段；之后在各个阶段中，稳定出现“autophagy（自噬）”“apoptosis（凋亡）”“chondrocytes（软骨细胞）”“inflammation（炎症）”“cartilage（软骨）”“mtor（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）”等关键词，提示第二阶段至目前研究方向相对稳定；第三阶段开始出现“aging（衰老）”“ampk”等关键词；第二、三阶段关键词热点“oleanolic acid（齐墩果酸）”在第四阶段中消失不见；齐墩果酸是从龙胆科植物青叶胆全草或女贞子的果实中分离提取的一种五环三萜类化合物，具有抗氧化、抗炎和抗凋亡等作用[8]。有学者认为齐墩果酸对关节软骨具有保护作用，但具体作用机制仍不清楚[9]；第四阶段中“Oxidative Stress（氧化应激）”“mitophagy（线粒体自噬）”“endoplasmic reticulum（内质网）”“extracellular matrix（细胞外基质）”“mitochondrion（线粒体）”“rapamycin（雷帕霉素）”“angiogenesis（血管生成）”“autophagic flux（自噬潮）”等成为新的研究方向。在2021 年关键词热度排名中，除常见关键词外，氧化应激（oxidative stress，OS）排名第三位，俨然成为新的研究热点。OS 会诱导OA 软骨中端粒基因组的不稳定性和软骨细胞功能障碍，这可能导致软骨细胞衰老和软骨老化[10]。研究显示，OS 会导致细胞内的大分子和细胞器功能失调[11]；而OS 所导致的软骨与骨代谢异常，不仅加剧软骨细胞和成骨细胞的退化，还在一定程度上抑制关节的整体修复能力[12]；提示OS 的过度产生可能是OA重要发病原因。靶向复杂的OS 信号通路可能为OA的治疗提供新的治疗方式[13]，这可能是今后研究的热点原因之一。

在OA 与自噬关联基因分析中，MTOR、MAP1LC3A、BECN1 是关联性最高的基因。MTOR 作为自噬的主要负调控因子，在自噬过程中起到关键作用[14]。MTOR随着OA 进展不断上调，抑制关节软骨中自噬相关信号通路，使自噬对软骨的保护作用减弱，最终导致软骨进一步退变[15]。研究也发现[16]，在缺失MTOR 的OA小鼠模型中，自噬水平升高，而凋亡水平降低。MAP1LC3A又称LC3，是第一个定位到自噬体膜的哺乳动物蛋白，在自噬体的形成中起到关键作用[17]。BECN1 又名Beclin 1，是一种调节自噬的基因。自噬始于ULK（自噬相关蛋白1 同源物）对Beclin 1 的磷酸化，这将激活VPS34（磷脂酰肌醇-3 激酶）在细胞膜上生成PI3P（磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸），然后进一步形成吞噬体；同时，Beclin 1 磷酸化下游的两个泛素样系统开始运行，其中包括LC3、ATG5 复合物与吞噬体膜上的PI3P 偶联[18]。而在哺乳动物中，LC3 转化为其磷脂酰乙醇胺偶联和自噬体膜相关形式是自噬的起始步骤[19-20]。因此，MAP1LC3A 及BECN1 均是自噬形成中的关键部分，通常被用来做自噬相关标志物[21]。

数据分析平台在进行文献分析过程中综合文献被引用数、发表时间、年份、影响因子等条件列出OA与自噬推荐文献，使研究者便于快速、系统回顾进行研读。miRNA 是一类通过结合其靶信使RNA（mRNA）的3’非翻译区（UTR）来调控基因表达的小型非编码RNA，参与自噬的启动、囊泡成核、囊泡延伸、自噬回收与囊泡融合等的各个阶段，成为有效调控OA 进展的关键因素之一。而在近5 年推荐的11 篇文献中，显示仅有4 篇关于miRNA 调控自噬作用于OA 的研 究，包 括miR-107[22]、miR-375[23]、miR-335-5p[24]、miR-128a[25]。随着研究的深入，将会发现更多对OA软骨细胞自噬作用的miRNA。在其余推荐的文献中，除我们熟知的MTOR 外，还包括FoxO 转录因子、转录因子EB（transcription foutor EB，TFEB）、自噬抑制剂PHF23 与去乙酰化酶Sirtuin1 等。FoxO 转录因子家族在发育、衰老和长寿方面具有重要作用。在哺乳动物中，FoxO 家族的四个成员（FoxO1、FoxO3、FoxO4 和FoxO6）拥有相似而又独特的功能[26]。FoxO1 不仅在人OA 软骨细胞中的过表达增加了自噬，减少炎症介质和软骨降解酶；而且可协调关键细胞应激反应来调节软骨细胞活力，在软骨发育、成熟和体内平衡中发挥关键作用[27]。TFEB 过表达可减少叔丁基过氧化氢诱导的自噬通量损伤、溶酶体功能障碍，提示TFEB 可能通过调节自噬来治疗OA[28]。PHF23 作为一种新的自噬抑制剂，敲除PHF23 可通过促进自噬来保护软骨细胞，而过表达PHF23 则降低自噬功能[29]。此外，最新研究显示，人类软骨细胞中Sirtuin1 表达随着年龄的增加而减少，可通过与自噬相关基因ATG7 相互作用来调控自噬[30]。这些研究以miRNA、转录因子、自噬抑制剂及去乙酰化酶等各方面为切入点，不仅可作为OA潜在的治疗靶点，而且可开拓OA 的治疗思路。然而，仍需更多高质量的证据及研究以证实真正合适的OA治疗靶点。

目前自噬在OA 发病机制中的作用尚未完全明了，但随着研究不断深入，将更有利于阐明自噬在OA中的重要作用。自噬作为OA 的治疗靶点将具有广阔的临床前景，通过miRNA 及转录因子等调控自噬为OA 的临床治疗提供了更多选择，而靶向复杂的OS 信号通路或调节MTOR 可能是治疗OA 的有效方式。