基于CiteSpace的深静脉血栓信号通路可视化分析

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王洪杰,刘 政,王颖蕊,刘国妍

1山东中医药大学第一临床医学院,山东 济南 250014

2山东中医药大学附属医院周围血管病科,山东 济南 250014

深静脉血栓(deep vein thrombosis,DVT)是血液在深静脉内非正常凝结引起的静脉回流障碍性疾病[1],急性期血栓易脱落可引起肺栓塞(pulmonary thromboembolism,PE),导致患者死亡[2],DVT患者中PE发病率约为40%[3],后期易引发深静脉血栓后遗症(post-thrombotic syndrome,PTS)[4],PTS发病率高达10%~20%[5]。DVT和PE均属于静脉血栓栓塞症(venous thromboembolism,VTE),是住院患者常见的并发症和死亡原因[6],VTE防治在国际医学界中越来越受到关注[7]。目前,DVT的发病机制尚未完全明确,其信号通路的研究已成为热点。本文通过CiteSpace软件对中国知网数据库、维普中文科技期刊数据库、万方数据库和Web of Science数据库发表的关于DVT信号通路的文献进行可视化分析,总结其研究热点和趋势,以期为后续相关研究提供参考,现报道如下。

1.1 数据收集

系统检索中国知网数据库、维普中文科技期刊数据库、万方数据库、Web of Science数据库,检索时间为2001—2021年。中文检索式:“深静脉血栓形成”或“DVT”或“深静脉血栓”+“信号通路”或“信号传导”或“信号转导”。英文检索式:“Deep venous thrombosis”或“Deep vein thrombosis”或“DVT”+“signal transduction”或“signal pathway”或“mechanism”或“signaling pathway”。共检索得到453篇中文文献,剔除重复文献、会议摘要、新闻、稿约等117篇,最终纳入符合标准的文献336篇;
共检索得到1324篇英文文献,将文献类型设定为原创论著和综述,语种为英语,最终纳入符合标准的英文文献1310篇。

1.2 研究方法

以“Refworks”格式导出符合标准中文文献题录,以Web of Science中“其他”格式导出英文文献题录,以“download_**.txt”命名后导入CiteSpace进行格式转化、分析。软件时间参数设置为2001—2021年,时间切片为1年;
根据不同节点选取合适阈值,为了使图谱更加清晰,使用Pathfinder、Pruning sliced networks、Pruning the merged network图谱修剪算法进行修剪。

2.1 发文趋势

中文文献发文量分为以下阶段:2001—2005年,属于该研究起步阶段,文献报道较少;
2006—2011年,年发文量逐年递增;
2012—2021年,年发文量整体呈波动性增长,2020年发文量已超30篇,整体来看后续仍可能呈增长趋势。英文文献发文量高于中文文献发文量,始终处于波动性增长,2020年发文量已超过百篇。发文量说明,国内外对于DVT信号通路的研究仍处于发展阶段,且后续研究不断增加。(图1)

图1 2001—2021年发文量折线图

2.2 作者合作网络分析

可视化分析中文文献作者合作网络,获得384个节点,458条连线,研究形成几个稳定的团队,但分析作者合作网络发现中心性均较低,提示各位作者间、各团队间的合作度不高(图2)。可视化分析英文文献作者合作网络,获得626个节点,632条连线,有4位高产作者,发文量均在10篇及以上,其中,Peter K Henke发文量最多,为19篇(图3)。

图2 2001—2021年中文文献作者合作网络图

图3 2001—2021年英文文献作者合作网络图

2.3 机构合作网络分析

336篇中文文献包括129所机构,发文量3篇及以上的机构有7所,其中昆明医科大学发文量居首位,为13篇,其对术后DVT研究较多,主要探究关于DVT发病和预防的信号通路,其他各机构合作的中心性较低,说明机构间的合作较少(表1)。1310篇英文文献包括524所机构,发文量10篇及上的机构有11所,其中,Univ Michigan发文量最高,为53篇,发文量5~9篇的有25所机构,英文文献发文机构数量明显高于中文文献,但中心性仍较低,各机构间的合作同样较少(表2)。

表1 2001—2021年中文文献发文量≥3篇的机构

表2 2001—2021年英文文献发文量≥10篇的机构

2.4 关键词共现分析

关键词是文献的内容和主旨的概括,可以预测该领域的研究热点,其中,中文文献得到312个关键词,出现频次≥6的关键词有14个(表3);
英文文献得到556个关键词,出现频次≥60的关键词有16个(表4)。对中文文献进行关键词共现分析,得到312个节点,537条连线(图4),发现中文文献涉及内容较为全面,包括DVT发病中炎症信号通路、内皮损伤信号通路、细胞凋亡、DVT并发症、抗凝治疗、动物实验及中医药治疗等。对英文文献进行关键词共现分析,得到556个节点,4070条连线(图5),中心性代表的是网络节点在网络中位置的重要性,英文关键词中心性较高的依次为deep vein thrombosis(0.22)、thromboembolism(0.12)、molecular weight heparin(0.11),且中心性均大于0.1,说明DVT治疗中低分子肝素作用通路研究是DVT信号通路研究的重要内容。

图4 2001—2021年中文文献关键词共现网络图

图5 2001—2021年英文文献关键词共现网络图

表3 2001—2021年中文文献频次≥6的关键词

表4 2001—2021年英文文献频次≥60的关键词

2.5 关键词突现分析

关键词是文章的核心概括,关键词突现指关键词在短时间内使用的频次显著增加,表明某一时间段内的研究重点及热点,可判断该研究的发展趋势。中文文献关键词突现由最初的人工血管、抗凝治疗、肝素治疗,逐渐向炎症反应、内皮细胞、中医药、实验研究、危险因素转变,表明研究逐步从临床治疗向发病机制、信号通路转变。英文文献关键词突现强度较中文更高,转变过程同样是由临床治疗向机制探索,2015—2021年主要突现的关键词有mice、innate immunity、oxidative stress、activation、微小RNA(microRNA,miRNA)等,这些关键词可能代表DVT信号通路研究的热点和趋势。(图6、图7)

图6 2001—2021年中文文献前20名关键词突现分析图

图7 2001—2021年英文文献前20名关键词突现分析图

2.6 关键词聚类分析

在关键词共现网络的基础上,对中英文文献关键词生成聚类知识图谱。中文文献关键词聚类知识图谱中#0、#2、#3、#4、#5、#7、#8、#9、#11、#12、#14、#16、#17、#20为 信 号 通 路 研 究,#1、#6、#10、#13、#15、#18、#19为治疗、并发症、中医药的研究。英文文献关键词聚类图谱中前5位分别为obesity(#0)、pulmonary embolism(#1)、moleculai weight heparin(#2)、miRNA(#3)、histone(#4),涉及发病因素、并发症、治疗以及miRNA、组蛋白分析。(图8、图9)

图8 2001—2021年中文文献关键词聚类分析图

图9 2001—2021年英文文献关键词聚类分析图

3.1 研究现状

本研究基于CiteSpace软件,对纳入的中文文献的336篇、英文文献1310篇进行了可视化分析,深入挖掘与整理可视化图谱节点背后的信息,直观地展示出近年来中、英文文献发文趋势、作者合作网络、关键词共现、突现特征,提示目前DVT信号通路的主要研究内容、研究热点及研究方向,以期为后续研究提供科研思路和方向。

本研究的中英文文献发文量总体上均呈波动性增长,提示DVT信号通路的研究受到持续的关注。核心作者有赵学凌、莫建文、宋恩、黄河、张玥、王兵等,不同作者间形成较为稳定的合作团队,其中,赵学凌团队主要研究氧化应激反应对DVT发病机制的影响[8],发现沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)对氧化应激有抑制作用,通过实验证实SIRT1对抑制静脉血栓的形成有意义;
血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)[9]和炎症因子激活核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路[10]对内皮细胞具有调节作用,进而探讨DVT发病的信号通路。莫建文团队通过研究Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)参与细胞的炎症反应,明确了Toll样受体2与核因子-κB(TLR2-NF-κB)信号通路与血栓性疾病的相关性[11],白细胞介素(interleukin,IL)-6通过3种信号通路促进血栓形成[12]。英文文献核心作者有Peter K Henke、Thomas W Wakefield等,且形成不同团队,发现炎症因子在DVT中起到关键性作用[13],P-选择素(P-selectin)是SIRT1信号通路的下游靶点基因,可促进单核巨噬细胞活化,激活机体中的凝血系统,导致DVT[14]。通过中英文文献作者合作网络分析发现,研究团队和研究机构彼此间缺乏合作,受研究内容或研究时间等因素的影响,各位研究者逐渐形成不同研究团队,但各团队间仍缺乏交流。

本研究关键词分析显示,国内外研究的侧重方向不同,中文文献侧重于炎症小体信号通路[15]、NF-κB通路[16]、Toll样受体[17]、内皮细胞的损伤等方面对DVT信号通路的研究,英文文献集中在自身免疫[18]、氧化应激反应、血小板活化[19]、细胞凋亡[20]、miRNA与DVT相关性研究等方面。

3.2 研究热点及趋势

DVT的形成受多种因素影响,机制复杂,包括基因突变、炎性反应、凝血/抗凝血失衡、血小板异常聚集、血液高凝状态、血管内皮功能异常等诸多方面。其中,炎症又被视为血小板活化和聚集的关键[21],炎症与血栓形成关系密切,存在炎症-凝血网络调节关系,炎症反应可以促进血液进入高凝状态,诱发血栓形成,血栓形成又会加重炎症反应。肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β、IL-6、IL-7、IL-18等炎症细胞因子会加剧组织损伤,诱导血栓形成。IL-7通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)2和p53信号通路诱导线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeablity transition pore,MPTP)开放,促进DVT形成[22];
IL-6共有3条信号通路参与DVT表达,包括Janus激酶(Janus kinase,JAK)信号转导及转录激活因子(signal transduction and activator of transcription,STAT)、大鼠肉瘤癌基因(rat sarcoma oncogene,RAS)/有丝分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein,MAP)、磷脂酰肌醇-3-羟激酶(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又称AKT)/NF-κB;
IL-1β、IL-18通过激活NF-κB信号通路,改变内皮细胞生长状态、凋亡形式,参与DVT的发生与发展[23]。血管内皮细胞受损活化内皮细胞,释放P-选择素和血管性血友病因子(von Willebrand factor,vWF),通过调节白细胞聚集和黏附,形成中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular trap,NET),进一步活化血小板的凝聚及凝血酶,导致血栓形成[24]。SIRT1通过抑制促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、炎症反应通路NF-κB、激活抗凋亡通路PI3K/AKT/糖原合成激酶3β(glycogen synthase-3β,GSK3β)修复氧化应激诱导内皮细胞损伤、凋亡[25],干预血栓形成。研究发现,miRNA对DVT具有调控作用[26],miRNA对内皮细胞的分化、迁移、增殖起到重要作用,对DVT的发生有抑制作用[27],如miRNA-5189-3p通过激活Notch信号通路促进静脉内皮细胞增殖分化,抑制凋亡,从而抑制DVT;
miRNA-150可以调控血管内皮细胞中的NF-κB信号通路[28]抑制DVT;
miRNA-181b、NF-κB、细胞间黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)、E选择素等对内皮细胞功能有调节作用,miRNA-181b下调NF-κB信号通路的激活[29],进而抑制NF-κB下游VCAM-1、E选择素等黏附分子的表达;
miRNA-126通过PI3K/AKT信号通路抑制DVT形成[30];
miRNA-221影响MEK/ERK信号通路,抑制内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)的增殖[31-32],抑制DVT发生。自身免疫也是DVT信号通路研究的热点,抗凝血酶Ⅲ(anti-thrombin Ⅲ,AT-Ⅲ)的缺乏与DVT呈负相关[33],遗传性血小板增多症(凝血因子V莱顿突变、凝血酶原激酶突变、蛋白C缺乏、蛋白S缺乏和抗凝血酶缺陷)与成年人动脉缺血性卒中的风险关系密切,与DVT的发病也密切相关。相较于蛋白C和蛋白S缺乏存在的风险,由遗传性AT缺乏引起的血栓形成倾向具有更严重的后果。AT缺乏患者的VTE风险较健康者增加数十倍,其中,DVT最为常见[34]。

综上所述,本研究基于文献计量学方法,应用CiteSpace可视化展现和分析中英文文献的作者、机构、关键词,对DVT信号通路研究的研究情况深入挖掘,将DVT信号通路的重点研究方向、主题、研究热点等信息展现出来,并进一步预测目前国内外热点研究内容为炎症反应、NF-κB信号通路、内皮细胞损伤、氧化应激反应、miRNA、自身免疫等,为进一步挖掘该领域的研究内容奠定基础,也为后续研究提供参考。

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