基于文獻(xiàn)計(jì)量的抗生素耐藥基因(ARGs)傳播研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)分析

張 琴,方亮星,潘 科,廖曉萍

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書(shū)館,廣東 廣州 510642;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院,廣東 廣州 510642)

近年來(lái),由于抗菌藥物長(zhǎng)期的不規(guī)范使用,細(xì)菌耐藥問(wèn)題已經(jīng)成為全球公共健康所面臨的重要挑戰(zhàn)。當(dāng)前,攜帶碳青霉烯酶類耐藥基因blaNDM-1、黏菌素耐藥基因mcr-1等“超級(jí)細(xì)菌”不斷出現(xiàn),給臨床上治療細(xì)菌性感染性疾病帶來(lái)了極大挑戰(zhàn),因而,耐藥菌及其攜帶的抗生素耐藥基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的傳播問(wèn)題引起了人們的高度關(guān)注。作為新興環(huán)境污染物,ARGs在不同環(huán)境介質(zhì)中的傳播、擴(kuò)散和持久存在,可能比抗菌藥物本身對(duì)環(huán)境的危害更大?？股啬退幓蚴羌?xì)菌耐藥性形成和傳播的物質(zhì)基礎(chǔ),其形成主要有兩種方式,其一是細(xì)菌染色體自身發(fā)生突變,對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性;其二是細(xì)菌通過(guò)水平轉(zhuǎn)移的方式獲得外源性耐藥基因,耐藥基因的水平轉(zhuǎn)移(Horizontal gene transfer,HGT)是細(xì)菌獲得耐藥性的主要方式。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外已有不少關(guān)于抗生素耐藥基因傳播的研究論文,如針對(duì)磺胺類[1]、氟喹諾酮類[2]的耐藥基因,針對(duì)碳青霉烯酶類的NDM[3]和黏菌素的MCR[4]耐藥基因,或是針對(duì)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境[5]、土壤[6]及其他各種生態(tài)環(huán)境[7]等不同介質(zhì)中存在的耐藥基因。然而,耐藥基因尤其是能夠發(fā)生水平轉(zhuǎn)移的高風(fēng)險(xiǎn)的耐藥基因是如何傳播的,我們對(duì)此所知甚少。目前,基于全球范圍內(nèi)的抗生素耐藥基因傳播的研究情況分析還較為缺乏,從整體上考察抗生素耐藥基因傳播的相關(guān)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)也較為欠缺,此外,也未見(jiàn)從文獻(xiàn)計(jì)量的角度對(duì)該領(lǐng)域的主要學(xué)術(shù)期刊發(fā)文規(guī)律及變化進(jìn)行分析。

為了從整體上考察抗生素耐藥基因傳播的相關(guān)研究進(jìn)展,及時(shí)把握其發(fā)展新態(tài)勢(shì),以獲取最有價(jià)值的信息,本文以Web of science核心集合TM數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源,采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法,對(duì)2008-2017年間全球有關(guān)抗生素耐藥基因傳播研究的總體發(fā)文情況、主要研究力量及研究熱點(diǎn)等開(kāi)展綜合分析,評(píng)價(jià)相關(guān)研究及發(fā)展趨勢(shì),以期了解抗生素耐藥基因傳播研究領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài),為科研人員更好地掌握抗生素耐藥基因傳播的研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展方向提供指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本文數(shù)據(jù)來(lái)自科睿唯安公司(Clarivate Analytics)Web of science產(chǎn)品中的Web of science核心合集TM數(shù)據(jù)庫(kù)。期刊影響因子IF和分區(qū)來(lái)自Web of science產(chǎn)品自帶的發(fā)布于2017年期刊引證報(bào)告JCR(Journal citation reports)。對(duì)十年間Web of science核心合集TM數(shù)據(jù)庫(kù)所收錄的文獻(xiàn)進(jìn)行分析,基本可以反映出目前抗生素耐藥基因傳播領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。檢索式為：[(Antibiotic?and resistan?gene)or ARGs)and(Emergence or dissemination or transfer?or spread or HGT],檢索途徑：主題檢索;時(shí)間范圍：2008-2017年。通過(guò)對(duì)Web of science核心合集TM數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索后,共獲得6 335條檢索結(jié)果(檢索時(shí)間為2018-4-24)。

1.2 研究方法 本文采用文獻(xiàn)計(jì)量的方法對(duì)抗生素耐藥基因傳播的研究現(xiàn)狀以及研究熱點(diǎn)趨勢(shì)進(jìn)行分析,并進(jìn)行可視化處理。通過(guò)對(duì)論文第一作者、通訊作者分析該領(lǐng)域的主要研究力量;通過(guò)高頻關(guān)鍵詞及詞頻變化分析、高被引文獻(xiàn)及ESI熱點(diǎn)論文分析該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),進(jìn)一步運(yùn)用Noteexpress、EXCEL、Bibexcel、Ucinet及 Netdraw 等軟件對(duì)抗生素耐藥基因研究論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及可視化處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)總體分析 國(guó)內(nèi)國(guó)際的總體發(fā)文趨勢(shì)：2008-2017年抗生素耐藥基因傳播研究領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量情況如圖1所示。(1)國(guó)際趨勢(shì)：2011年之前總體發(fā)文較少,2011年以后文獻(xiàn)量持續(xù)快速增長(zhǎng);(2)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)也從2011年開(kāi)始迅速增長(zhǎng)。從2010年和2015年這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)有快速增長(zhǎng)點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著抗生素耐藥領(lǐng)域研究的深入,學(xué)界對(duì)于抗生素耐藥基因傳播的研究逐漸重視。尤其在近幾年抗生素耐藥問(wèn)題日益嚴(yán)峻,世界衛(wèi)生組織以及各國(guó)政府高度重視的現(xiàn)狀下,耐藥基因傳播相關(guān)領(lǐng)域的研究逐步受到學(xué)術(shù)界的重視,針對(duì)耐藥基因傳播的研究也逐漸增多。因而,該領(lǐng)域的發(fā)文量和文獻(xiàn)數(shù)量的增長(zhǎng)都有大幅度提高。

2.2 主要研究力量分析 對(duì)論文作者進(jìn)行分析可以很好地展現(xiàn)該領(lǐng)域的研究力量整體情況。由于科研問(wèn)題情況復(fù)雜,許多科研論文往往是由多個(gè)合作者共同完成。在對(duì)研究領(lǐng)域的研究人員進(jìn)行分析時(shí),第一作者和通訊作者無(wú)疑是論文合作者中兩個(gè)最重要的作者,對(duì)他們進(jìn)行分析可以很好地體現(xiàn)該研究領(lǐng)域的研究者總體情況。筆者將以第一作者或通訊作者身份發(fā)表5篇及以上論文的作者歸為高產(chǎn)作者,共有21位,這21位高產(chǎn)作者(占所有作者總數(shù)0.78%)在10年中的論文產(chǎn)出累計(jì)為558篇(占論文總數(shù)的8.4%)。以第一作者身份發(fā)表5篇及以上的作者有14位,其中Gillings,Michael R最多(12篇),供職于澳大利亞麥考瑞大學(xué)。并列第2位的有6名作者(各發(fā)表6篇),分別是Martinez,JoseL(西班牙國(guó)家研究委員會(huì));Poirel,Laurent(巴黎大學(xué));Oteo,Jesus(西班牙卡洛斯三世大學(xué));Juhas,Mario(牛津大學(xué));Carraro,Nicolas(加拿大謝布克大學(xué));Heuer,Holger(德國(guó)聯(lián)邦栽培植物研究中心)。以通訊作者身份發(fā)表5篇論文及以上的有14位,其中Rolain,Jean-Marc最多(29篇),供職于艾克斯-馬賽大學(xué),其次分別是Martinez,Jose L(西班牙國(guó)家研究委員會(huì))和Zhang,Tong(香港大學(xué)),各16篇。以第一作者或通訊作者發(fā)文較多的機(jī)構(gòu)有中國(guó)科學(xué)院鄉(xiāng)村環(huán)境研究所(8篇),美國(guó)麻省理工大學(xué)(6篇),西班牙的拉里奧哈大學(xué)(10篇),尼德蘭烏得勒支醫(yī)學(xué)院(9篇)和澳大利亞的悉尼大學(xué)(9篇)。

圖1 2008-2017年抗生素耐藥基因傳播領(lǐng)域發(fā)文數(shù)

21位高產(chǎn)作者前后5年論文產(chǎn)出對(duì)比見(jiàn)圖2。這21位作者后5年的論文產(chǎn)出(268篇)是前5年的(125篇)2倍多,且后5年較前5年論文產(chǎn)出量減少的作者只有5位,其他16位作者在后5年的論文產(chǎn)出均較前5年增加。由此可見(jiàn),關(guān)于抗生素抗藥基因傳播研究的高產(chǎn)第一作者的科研生產(chǎn)力呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。

圖2 高產(chǎn)作者前后5年論文產(chǎn)出量

2.3 主要研究熱點(diǎn)分析

2.3.1 高頻關(guān)鍵詞詞頻及可視化分析 高頻關(guān)鍵詞是研究領(lǐng)域中出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞,其可在很大程度上反映學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn),但僅此還不能揭示學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu),還需要利用共詞分析法進(jìn)一步揭示高頻關(guān)鍵詞之間的相互關(guān)系[8]。通過(guò)對(duì)高頻關(guān)鍵詞的共詞分析可以反映關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度,展示學(xué)科領(lǐng)域的研究狀況和結(jié)構(gòu)[9]。將本文檢索到的6 335篇抗生素耐藥基因傳播研究的論文導(dǎo)入Bibexcel軟件,并進(jìn)行高頻關(guān)鍵詞詞頻分析。數(shù)據(jù)顯示,2008-2017年抗生素耐藥基因傳播領(lǐng)域的6 335篇論文共涉及1 001個(gè)關(guān)鍵詞,關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次達(dá)12 442次,每個(gè)關(guān)鍵詞平均出現(xiàn)12.4次。按關(guān)鍵詞降序排列,前41個(gè)關(guān)鍵詞(占總關(guān)鍵詞的4.1%)出現(xiàn)頻次超過(guò)50,關(guān)鍵詞總數(shù)達(dá)4 799次,平均每個(gè)關(guān)鍵詞約117次。對(duì)這41個(gè)頻次大于50次的關(guān)鍵詞中多詞同義、單復(fù)數(shù)、單詞首字母大小寫(xiě)等現(xiàn)象進(jìn)行合并,如“Antibiotic resistance”、“Antimicrobial resistance”、“Resistance”、“Drug resistance”,統(tǒng)一合并為“Antibiotic resistance”,經(jīng)合并后共有30個(gè)頻次大于50個(gè)關(guān)鍵詞。對(duì)合并后的30個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,可以在某種程度上反映目前抗生素耐藥基因傳播領(lǐng)域的研究核心與熱點(diǎn),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

抗生素耐藥基因傳播研究領(lǐng)域涉及最多的關(guān)鍵詞除了抗生素耐藥、抗生素和抗生素耐藥基因之外,主要還有大腸桿菌(E.coli)、基因水平轉(zhuǎn)移(Horizontal gene transfer)、整合子(Integrons、Integron)、質(zhì)粒(Plasmid、plasmids)、金黃色葡萄球菌等。

為便于了解高頻關(guān)鍵詞之間的內(nèi)在關(guān)系,將合并之后的30個(gè)關(guān)鍵詞,采用Bibexcel軟件進(jìn)行配對(duì),統(tǒng)計(jì)它們的共現(xiàn)頻次,利用Ucinet和Netdraw軟件最終得到高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖,如圖3所示。共出現(xiàn)431個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖中節(jié)點(diǎn)的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率高低和與其他方向聯(lián)系的緊密程度,通過(guò)雙向箭頭表達(dá)關(guān)鍵詞配對(duì)情況。節(jié)點(diǎn)之間的連線表示節(jié)點(diǎn)之間兩組關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次,連線越密、表明出現(xiàn)頻次越高,代表兩組關(guān)鍵詞的關(guān)系就越密切[10]。較大節(jié)點(diǎn)顯示的關(guān)鍵詞,例如、“Multidrug resistance(多重耐藥)”、“Escherichia coli(大腸桿菌)”、”Horizontal gene transfer(基因水平轉(zhuǎn)移)”、“Plasmid(質(zhì)粒)”、“Pseudomonas aeruginosa(綠膿桿菌)”、“ESBL(超廣譜β-內(nèi)酰胺酶)”等即為詞頻較大的關(guān)鍵詞,說(shuō)明這些方向的研究較為頻繁且與其他領(lǐng)域關(guān)聯(lián)較多;而如“Enterococci(球腸菌)”、“Tetracycline(四環(huán)素)”、“Salmonella(沙門(mén)菌)”等節(jié)點(diǎn)較小且與其他關(guān)鍵詞聯(lián)系不緊密的詞,代表其研究方向涉及較窄,或者屬于某種特定的研究主題等。

表1 抗生素耐藥基因傳播研究的高頻關(guān)鍵詞及詞頻

圖3 抗生素耐藥基因傳播研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖

2.3.2 高頻關(guān)鍵詞詞頻變化分析 通過(guò)對(duì)代表該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的高頻關(guān)鍵詞年度詞頻變化情況進(jìn)行分析,可用來(lái)研究該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的變化趨勢(shì)。根據(jù)呂紅,邱均平等人的方法[11](設(shè)關(guān)鍵詞詞頻變化率K值=(X-Y)/X,其中X=后5年(2013-2017年)高頻關(guān)鍵詞詞頻總數(shù);Y=前5年(2008-2012年)高頻關(guān)鍵詞詞頻總數(shù)。關(guān)鍵詞詞頻變化率K值絕對(duì)值越大,表明該關(guān)鍵詞代表的研究主題進(jìn)入(K＞0)或退出(K＜0)研究者重點(diǎn)關(guān)注視野的速度越快;K值絕對(duì)值越趨于0,表明該關(guān)鍵詞代表的研究主題是持續(xù)的研究熱點(diǎn)。當(dāng)K＞0,表明該關(guān)鍵詞代表的研究主題逐漸受到研究者的重視,K值越大,表明這些高頻關(guān)鍵詞代表的研究主題所受的關(guān)注程度越高,這些研究主題往往是目前研究的熱點(diǎn);當(dāng)K＜0,表明該關(guān)鍵詞代表的研究主題逐漸不受到研究者的重視,K值越小,表明這些高頻關(guān)鍵詞代表的研究主題不受關(guān)注的程度越高,這些研究主題往往是前幾年的研究熱點(diǎn),它們?cè)诋?dāng)時(shí)給該領(lǐng)域研究產(chǎn)生過(guò)重大影響,但未來(lái)這些高頻關(guān)鍵詞代表的研究主題將不再是抗生素耐藥基因傳播的研究熱點(diǎn),筆者對(duì)表1確定的30個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻變化率的分析,發(fā)現(xiàn)這30個(gè)關(guān)鍵詞詞頻變化率均大于零,結(jié)果見(jiàn)表2,說(shuō)明這些關(guān)鍵詞都是最近幾年的研究熱點(diǎn)。

該研究領(lǐng)域熱點(diǎn)研究的耐藥菌包括鮑曼不動(dòng)桿菌、肺炎克雷伯菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、沙門(mén)菌和銅綠假單胞菌等,其耐藥機(jī)制研究主要涉及β-內(nèi)酰胺酶、超廣譜β-內(nèi)酰胺酶以及碳青霉烯酶類耐藥基因,而研究熱點(diǎn)的抗菌藥物類別為四環(huán)素。多位點(diǎn)序列分型(MLST)與脈沖場(chǎng)凝膠電泳(PFGE)是目前該領(lǐng)域最為常見(jiàn)的運(yùn)用于細(xì)菌分子分型的技術(shù)。具體研究?jī)?nèi)容主要有：多重耐藥、致病性、流行病學(xué)、整合子、共轉(zhuǎn)移、質(zhì)粒、生物膜、演化、基因水平轉(zhuǎn)移、可移動(dòng)基因元件。隨著環(huán)境保護(hù)和健康意識(shí)的提高,耐藥菌和ARGs對(duì)水環(huán)境造成的污染越來(lái)越受到人們的關(guān)注,廢水也是該領(lǐng)域熱點(diǎn)研究基質(zhì)。

表2 前后5年關(guān)于抗生素耐藥基因傳播研究的高頻關(guān)鍵詞詞頻變化率

2.3.3 文獻(xiàn)被引分析與ESI熱點(diǎn)論文分析 論文被引用次數(shù)反映出文章的學(xué)術(shù)影響力,論文被引用次數(shù)越多,表明這些論文在該領(lǐng)域中的影響力越大,這類論文往往在該領(lǐng)域的研究中具有重大發(fā)現(xiàn),或獲得了重要的試驗(yàn)數(shù)據(jù),或篩選到好的試驗(yàn)條件及方法,或在理論上有重大突破[12]。筆者研究的6 335篇論文被引次數(shù)共為126 408次。其中,Kumarasamy,K.K.等人發(fā)表的論文[13]被引次數(shù)最多,截至2018年4月底,共被引1 320次。該論文調(diào)查了印度、巴基斯坦和英國(guó)中多重耐藥腸桿菌中NDM-1的檢出率,發(fā)現(xiàn)NDM-1大量存在于大腸桿菌和肺炎克雷伯菌中,并且這些菌株除了對(duì)替加環(huán)素、黏菌素敏感之外,幾乎對(duì)其他所有的抗生素都產(chǎn)生耐藥。其中Liu,Yi-Yun等人發(fā)表的論文[14]為高被引論文,3年間被引頻次呈指數(shù)上升(2015年(2次)、2016年(258次)、2017年(442次)),說(shuō)明這篇文獻(xiàn)在該領(lǐng)域具有重要的影響力,引起學(xué)者的廣泛關(guān)注。另外還有一篇第一作者為Davies,Julian的論文[15]的被引頻次也是逐年遞增,見(jiàn)中插彩版圖4。

3 結(jié)論

以Web of science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),本文分析了2008-2017年間全球范圍內(nèi)有關(guān)抗生素耐藥基因傳播研究的總體發(fā)文趨勢(shì)、主要研究力量以及研究熱點(diǎn)等。近年來(lái)抗生素廣泛使用、甚至濫用引起的細(xì)菌耐藥性問(wèn)題日益嚴(yán)峻,使得針對(duì)抗生素耐藥基因傳播的研究越來(lái)越受到研究者的關(guān)注,這也是未來(lái)研究的熱點(diǎn)。從總體發(fā)文趨勢(shì)上看,該領(lǐng)域研究逐漸增多,研究力量不斷增強(qiáng)。以第一作者或通訊作者署名發(fā)文量前三位的作者分別是：Rolain,Jean-Marc(艾克斯馬賽大學(xué));Gillings,Michael R(麥考瑞大學(xué));Martinez,Jose L(西班牙國(guó)家研究委員會(huì))。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析結(jié)果表明,四環(huán)素是目前關(guān)于抗生素耐藥基因傳播研究熱點(diǎn)抗生素類別,廢水是熱點(diǎn)研究基質(zhì)。研究最多的細(xì)菌為：鮑曼不動(dòng)桿菌、肺炎克雷伯菌以及大腸桿菌等。耐藥菌耐藥機(jī)制主要涉及β-內(nèi)酰胺酶、超廣譜β-內(nèi)酰胺酶以及碳青霉烯酶類耐藥基因。在未來(lái)的研究發(fā)展趨勢(shì)方面,質(zhì)粒在抗生素耐藥基因傳播中所起的作用、抗生素耐藥性的起源與演化等方向?qū)⒕哂幸欢ǖ难芯績(jī)r(jià)值和發(fā)展空間。