趙芳坤，張勁松，施蓓，宋雨凌，許軍

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué) 1. 附屬第四醫(yī)院眼科，眼科醫(yī)院，遼寧省晶狀體學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110005； 2. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能學(xué)科實(shí)驗(yàn)中心，沈陽(yáng) 110122；3. 附屬第四醫(yī)院內(nèi)分泌科，沈陽(yáng) 110032）

糖尿病視網(wǎng)膜病變 （diabetic retinopathy，DR） 是糖尿病最常見(jiàn)的嚴(yán)重微血管并發(fā)癥之一，在糖尿病患者中的發(fā)生率可達(dá)22%～37%，是工作年齡人群視力喪失的主要原因［1-2］。臨床上根據(jù)其嚴(yán)重程度可將DR分為非增殖型 （non-proliferative diabetic retin-opathy，NPDR） 和增殖型糖尿病視網(wǎng)膜病變 （proliferative diabetic retinopathy，PDR） 。由于缺氧及靜脈出血造成的微動(dòng)脈瘤、血管滲漏、硬性滲出、視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常、棉絮斑為NPDR的特征；缺血導(dǎo)致的視網(wǎng)膜新生血管為PDR的特征［3］。DR的發(fā)生及嚴(yán)重程度并不能用血糖控制程度及糖尿病病程完全解釋。有些糖尿病患者血糖控制較好、病程較短，依然發(fā)生了DR；而有些患者則相反，血糖控制不佳、病程較長(zhǎng)，卻無(wú)DR發(fā)生。因此，DR相關(guān)基因的差異有可能成為DR發(fā)生及發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素。以往很多DR相關(guān)的研究忽視了疾病人群本身的個(gè)體差異，最終導(dǎo)致DR的療效受到影響。二代測(cè)序使研究人員能夠從基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組及代謝組學(xué)角度更好地了解DR這一疾病。DR的病理生理學(xué)通路可以概括為血管通透性增加，凝血功能異常，內(nèi)皮細(xì)胞異常，組織缺血，新生血管形成等［4］。DR相關(guān)基因所處的通路可以概括為糖代謝相關(guān)，炎癥相關(guān)，新生血管及血管通透性相關(guān)，胰島素信號(hào)通路相關(guān)等［5］。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是運(yùn)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)已經(jīng)發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析和描述，從而評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)的方法［6］，因此有助于研究人員掌握某一科研領(lǐng)域的變化趨勢(shì)。較為常用的方法包括共引文分析及共詞分析等［7］。由于DR基因相關(guān)研究文獻(xiàn)眾多，為了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、最新熱點(diǎn)問(wèn)題及變化趨勢(shì)，本研究利用PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度對(duì)近年來(lái)國(guó)際上發(fā)表的DR基因相關(guān)文獻(xiàn)的外部特征及內(nèi)部特征進(jìn)行可視化分析與總結(jié)，以期從整體上把握DR基因的研究熱點(diǎn)及前沿領(lǐng)域，旨在為進(jìn)一步的科研工作提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

以生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)PubMed為數(shù)據(jù)源，檢索式為“Diabetic Retinopathy”［MeSH］ AND “Genes”［MeSH］，時(shí)間限定為2010年1月1日至2017年12月31日，統(tǒng)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量、期刊分布及主題詞和副主題詞出現(xiàn)頻次。

1.2 建立共詞矩陣及聚類分析

應(yīng)用中國(guó)醫(yī)科大學(xué)崔雷教授開(kāi)發(fā)的書(shū)目共現(xiàn)分析系統(tǒng) （bibliographic item co-occurrence mining system，BICOMS） 統(tǒng)計(jì)主要主題詞及副主題詞出現(xiàn)頻次，按頻次高低排序，根據(jù)累計(jì)頻次的變化選定截取的閾值［8］。采用SPSS 20.0軟件對(duì)高頻主題詞進(jìn)行聚類分析，變量之間距離的計(jì)算采用平方歐氏距離法，并繪制共詞聚類樹(shù)圖。

1.3 繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖

由高頻主/副主題詞組成的共現(xiàn)矩陣來(lái)計(jì)算類內(nèi)鏈接平均數(shù)和類間鏈接平均數(shù)，并分別計(jì)算各個(gè)主題類別的向心度和密度。各類別的密度表示該類別內(nèi)的內(nèi)部完整性強(qiáng)度，各類別的向心度通過(guò)類別的主要項(xiàng)與其他類別之間的鏈接強(qiáng)度計(jì)算而得。各主體類別密度=各類內(nèi)鏈接平均數(shù)－類內(nèi)鏈接平均數(shù)的總平均值；向心度=各類間鏈接平均數(shù)－類間鏈接平均數(shù)的總平均值；以向心度為X軸，密度為Y軸，繪制各個(gè)研究類團(tuán)在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中所處的象限，并分析其意義。

2 結(jié)果

2.1 DR基因相關(guān)研究文獻(xiàn)分布特征

對(duì)2010至2017年刊載DR基因主題文獻(xiàn)的期刊分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，已發(fā)表的1 193篇文獻(xiàn)分布于322種期刊中，發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量總體呈逐年上升趨勢(shì)。發(fā)文量排在前3位的期刊依次為Investigative Ophthalmology & Visual Science （IOVS） ，占總發(fā)文量的8.56%；PLoS One，占總發(fā)文量的6.15%；Molecular Vision，占總發(fā)文量的4.06%。各年代文獻(xiàn)量分布見(jiàn)圖1，發(fā)文量最多的前10位雜志見(jiàn)表1。

圖1 2010年至2017年DR基因相關(guān)論文隨年份變化情況Fig.1 Number of publications on DR-related genes from 2010 to 2017

2.2 高頻主題詞及副主題詞詞頻分析

表1 2010年至2017年P(guān)ubMed數(shù)據(jù)庫(kù)中DR基因相關(guān)文章發(fā)文量前10位雜志Tab.1 Distribution of publications on DR-related genes in the PubMed database from 2010 to 2017

在納入的文獻(xiàn)中，出現(xiàn)頻次＞10次的主/副主題詞共有44個(gè)，占總頻次的35.12%，這些詞體現(xiàn)了本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與重點(diǎn)，見(jiàn)表2。其中排名前3位的主/副主題詞分別為diabetic retinopathy/genetics （207次） ，polymorphism，single nucleotide/genetics （143次） ，diabetes mellitus，type2/genetics （83次） ，說(shuō)明DR相關(guān)基因單核苷酸多態(tài)性的遺傳學(xué)研究為科研熱點(diǎn)。

2.3 高頻主題詞及副主題詞的聚類分析

通過(guò)對(duì)表2中的44個(gè)高頻主題詞進(jìn)行聚類分析，總結(jié)出近7年來(lái)DR基因相關(guān)研究的5大主題類團(tuán)。第一類：DR相關(guān)基因單核苷酸多態(tài)性的遺傳學(xué)研究；亞洲大陸世系人群的疾病遺傳易感性研究；DR相關(guān)microRNA遺傳學(xué)和代謝研究；血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A （vascular endothelial growth factor A，VEGFA） 遺傳學(xué)和血管生成抑制劑的治療應(yīng)用研究等（由1、2、3、10、26、9、8、25、43、37、34、23、19、22、38號(hào)主題詞組成） 。第二類：DR相關(guān)視網(wǎng)膜新生血管病理學(xué)和遺傳學(xué)研究 （由39、41、33、20號(hào)主題詞組成） 。第三類：依賴病毒 （腺相關(guān)病毒） 介導(dǎo)的基因治療方法；信使RNA有關(guān)的基因表達(dá)調(diào)控的實(shí)驗(yàn)性研究；氧化應(yīng)激所致視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞病變的研究 （由27、32、6、15、16、24、44、40號(hào)主題詞組成） 。第四類：DR的藥物治療；血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子相關(guān)藥物對(duì)視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用 （由7、21、14、18、35、31、42號(hào)主題詞組成） 。第五類：高糖血癥致DR視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的代謝學(xué)研究 （由29、30、28、4、11、5、12、36、17、13號(hào)主題詞組成） 。見(jiàn)圖2。

表2 2010年至2017年P(guān)ubMed數(shù)據(jù)庫(kù)中DR基因相關(guān)文獻(xiàn)高頻主題詞及副主題詞Tab.2 High-frequency MeSH terms from the analyzed papers on DR-related genes from 2010 to 2017

圖2 2010年至2017年DR基因相關(guān)研究高頻主題詞的共詞聚類分析結(jié)果Fig.2 Dendrogram of 44 high-frequency MeSH terms from 2010 to 2017

2.4 高頻主題詞及副主題詞的戰(zhàn)略坐標(biāo)分析

為進(jìn)一步了解各類團(tuán)在整個(gè)研究中的地位，預(yù)測(cè)未來(lái)研究趨勢(shì)，根據(jù)聚類分析結(jié)果，分別計(jì)算各類團(tuán)的向心度和密度，以向心度為橫軸，密度為縱軸，繪制各個(gè)研究聚類的戰(zhàn)略坐標(biāo)圖。第一象限表示主題內(nèi)外部關(guān)聯(lián)好，處于研究核心位置，且研究較為成熟；第二象限表示主題內(nèi)研究較為成熟，但處于邊緣位置；第三象限表示主題內(nèi)外部關(guān)聯(lián)均較差；第四象限表示外部關(guān)聯(lián)好，主題內(nèi)研究較差。如圖3所示，DR相關(guān)基因單核苷酸多態(tài)性的遺傳學(xué)研究 （類團(tuán)1） 落在第一象限；類團(tuán)5落在第一、四象限交界處。第三象限主要為類團(tuán)2、4；第四象限為類團(tuán)3。

3 討論

3.1 DR基因相關(guān)文獻(xiàn)分布規(guī)律探討

美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書(shū)館編撰的Medline醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)是目前國(guó)際上最權(quán)威的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，具有覆蓋面廣、報(bào)道迅速、使用方便的特點(diǎn)。本研究采取的樣本來(lái)源于該數(shù)據(jù)庫(kù)，基于PubMed進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，描述了近7年DR基因相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量及期刊分布，并選用主要主題詞/副主題詞作為研究對(duì)象進(jìn)行了分析。本研究結(jié)果表明，近7年DR基因相關(guān)研究每年的發(fā)文量差別不大，可能是該領(lǐng)域新的突破點(diǎn)不多，從而使研究出現(xiàn)了瓶頸。

3.2 DR基因相關(guān)研究的主題結(jié)構(gòu)及熱點(diǎn)

圖3 2010年至2017年P(guān)ubMed數(shù)據(jù)庫(kù)中DR基因相關(guān)文獻(xiàn)各聚類類團(tuán)戰(zhàn)略分布圖Fig.3 Strategic diagram for DR-related genes from 2010 to 2017

主題詞是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容最準(zhǔn)確、最簡(jiǎn)潔的提示，在很大程度上反映了論文的主要研究?jī)?nèi)容。如果某一主題詞在其所在的研究領(lǐng)域出現(xiàn)的頻率高，則說(shuō)明該主題詞可以反映出此類研究的熱點(diǎn)。共聚類分析通過(guò)數(shù)學(xué)算法將關(guān)系密切的主題詞聚集成類團(tuán)，1個(gè)類團(tuán)代表1類研究熱點(diǎn)［9］。利用高頻主題詞的共詞矩陣，可以用“戰(zhàn)略坐標(biāo)”來(lái)進(jìn)一步分析DR基因相關(guān)各熱點(diǎn)研究的發(fā)展階段。在戰(zhàn)略坐標(biāo)中，X軸為向心度，表示領(lǐng)域間相互影響的強(qiáng)度，Y軸為密度，表示某一領(lǐng)域內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度［10］。向心度反映的是一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域和其他學(xué)科領(lǐng)域相互影響的程度，聯(lián)系的數(shù)目和強(qiáng)度越大，說(shuō)明該領(lǐng)域在整個(gè)研究工作中越趨于中心地位；密度反映的是該主題的內(nèi)部強(qiáng)度，密度越高說(shuō)明各主題詞之間的聯(lián)系越緊密，研究趨勢(shì)越成熟［11］。

本研究發(fā)現(xiàn)，DR基因單核苷酸多態(tài)性遺傳學(xué)研究 （類團(tuán)1） 落在第一象限。這是因?yàn)镈R是一種多基因作用的疾病，基因存在多態(tài)性現(xiàn)象，而遺傳異質(zhì)性及種族差異性也與DR的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。同種基因啟動(dòng)區(qū)、翻譯區(qū)等不同部位的插入、缺失及突變引起基因空間結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致其所編碼的轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)物發(fā)生變化，最終引起機(jī)體內(nèi)的一系列異常病理變化。如果能夠準(zhǔn)確把握基因在DR發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制，即可為DR的基因診斷和治療提供依據(jù)。因此，DR相關(guān)基因多態(tài)性的研究受到了關(guān)注，促使類團(tuán)1密度和向心度均很高，內(nèi)外部關(guān)聯(lián)均好。

高糖血癥導(dǎo)致視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的代謝性研究 （類團(tuán)5） 位于第一、四象限交界，向心度較高。長(zhǎng)期慢性高血糖引起血管內(nèi)皮損傷，血管壁周細(xì)胞減少，動(dòng)脈血管瘤形成和血-視網(wǎng)膜屏障破壞，血液成分滲透到組織間隙，形成視網(wǎng)膜出血和硬性滲出，血管基底膜增厚，從而導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺血性改變。該類團(tuán)位置說(shuō)明其與其他類團(tuán)的聯(lián)系緊密，提示通過(guò)加強(qiáng)該主題的研究可以在一定程度上帶動(dòng)其余各個(gè)主題的發(fā)展。

DR藥物治療相關(guān)基因研究 （類團(tuán)4） 以及視網(wǎng)膜新生血管相關(guān)病理學(xué)、動(dòng)物模型及遺傳學(xué)研究（類團(tuán)2） 位于第三象限，說(shuō)明這2個(gè)主題類團(tuán)在整個(gè)學(xué)科中處于邊緣不成熟的位置，在這一方面的研究有望成為未來(lái)的發(fā)展方向。

依賴病毒介導(dǎo)的基因治療方法、氧化應(yīng)激所致的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞病變 （類團(tuán)3） 位于第四象限，其自身內(nèi)在研究較差，說(shuō)明需要加強(qiáng)其自身研究，豐富主題內(nèi)容。在高糖環(huán)境中，氧化應(yīng)激反應(yīng)可誘導(dǎo)視網(wǎng)膜產(chǎn)生活性氧類物質(zhì)，造成膜蛋白及脂質(zhì)過(guò)氧化，內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接受損，通透性增加，大分子物質(zhì)通過(guò)視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞沉積在基底膜，從而參與DR的發(fā)生發(fā)展。應(yīng)用于DR的基因治療載體需要具備以下特征：一是能高效地將外源基因?qū)胍暰W(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞及視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞；二是能夠使其在視網(wǎng)膜細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)。基因治療載體可分為非病毒載體和病毒載體兩大類。病毒載體有腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、單純皰疹病毒、腺相關(guān)病毒（adeno-associated virus，AAV） 等。目前，研究［12］表明AAV載體可以靶向感染視網(wǎng)膜光感受器和色素上皮細(xì)胞，并以一種穩(wěn)定有效的方式介導(dǎo)外源基因表達(dá)，因此對(duì)DR的基因治療具有顯著優(yōu)越性和潛力。

3.3 本研究的局限性

本研究存在一定局限性。首先，不同類型雜志對(duì)文獻(xiàn)的收錄標(biāo)準(zhǔn)不同，可能會(huì)造成雜志收錄DR基因相關(guān)文獻(xiàn)量的差異；其次，PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)收錄范圍及主題詞標(biāo)引有其局限性，以主題詞作為檢索可能會(huì)遺漏一些文獻(xiàn)；第三，本研究選取了高頻主要主題詞及副主題詞進(jìn)行處理，不能排除其他低頻主題詞成為未來(lái)研究方向的可能性。

綜上所述，本研究首次采用了文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，從多角度分析了近8年來(lái)國(guó)際上關(guān)于DR基因相關(guān)研究的熱點(diǎn)、現(xiàn)狀及趨勢(shì)，為未來(lái)開(kāi)展DR基因相關(guān)研究提供了參考信息。