基于Citespace對抗食物過敏研究領域的可視化分析

周 鈺，劉慶梅，張 軍，張亞芬，舒楨單，劉光明

食物過敏是指機體受到食物來源的抗原刺激而引起組織損傷或免疫功能紊亂的病理性免疫反應[1]，其臨床表現(xiàn)常見為鼻炎、皮炎、哮喘、休克甚至死亡。據(jù)統(tǒng)計，目前全球6%～13%人口出現(xiàn)食物過敏病情[2]，全球食物過敏發(fā)病率以約1%～8%的速度增長，其中兒童的發(fā)病率遠高于成年人[3]。因其流行率持續(xù)上升，故食物過敏已成為一個重大的健康負擔。對于食物過敏的預防及治療，目前還沒有根治的藥物或標準化的免疫治療方案，在臨床上仍采用避免接觸過敏原來預防食物過敏的發(fā)生，使用抗組胺藥、腎上腺素注射作為緊急治療食物過敏的療法[4]。近年來，科研團隊對食物過敏發(fā)生機制進行了深入研究，明晰過敏發(fā)生時機體內(nèi)環(huán)境和免疫細胞間的作用與變化，眾多針對最常發(fā)生的特異性過敏反應的治療手段也在不斷優(yōu)化中，為預防和治療食物過敏提供新的思路和依據(jù)，為患者個體化治療提供更多的選擇[5]。

Citespace“引文空間”是美國著名華裔學者陳超美開發(fā)的一款主要用于計量和分析科學文獻數(shù)據(jù)的信息可視化軟件，通過繪制科學和技術領域發(fā)展的知識圖譜，直觀地展現(xiàn)科學知識領域的信息全景，探索某一科學領域中的關鍵文獻、熱點研究和前沿方向。該軟件已廣泛應用于國內(nèi)外各大學科領域，在國外主要應用于信息科學、生命科學等領域；在國內(nèi)，多集中在管理學、教學、社會學、經(jīng)濟學等領域，目前在食物過敏領域的使用并不多。論文是基礎科研成果的重要表現(xiàn)形式[6]，當前國內(nèi)外對于治療食物過敏的相關研究論文及文獻數(shù)以千計，然而對于這些文獻的分析和利用并不充分。

本文以Citespace 軟件系統(tǒng)對Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫中有關治療食物過敏的文獻進行全面可視化分析，了解抗食物過敏的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，把控目前的熱點研究方向，為后期深入研究抗食物過敏及新型具有抗食物過敏功效的特殊食品提供理論指導。

1 資料與方法

1.1 資料檢索

在Web of Science Core Collection 的SCIEXPANDED 數(shù)據(jù)庫中查找包含主題詞為“anti food allergy”的期刊文章，共檢索到748 篇文章，發(fā)表時間跨度為2010—2019年間[7]。

1.2 分析方法

將檢索到的文獻從WOS 上以“純文本”導出，導出文獻記錄中的“全記錄與引用的參考文獻”作為待處理的源數(shù)據(jù)。使用Citespace 軟件5.6.R5 版本，以納入的748 篇文獻中的keywords 作為節(jié)點進行聚類分析、突顯分析，設置時間跨度為2010—2019年，time slice 設置為1年，閥值設置為Top 50 per slice，運行軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于Citespace 分析抗食物過敏領域主要研究方向

2.1.1 抗食物過敏領域文獻發(fā)表總體情況2010—2019年，抗食物過敏相關主題發(fā)文量總體呈穩(wěn)步增長趨勢，增長速度較為平穩(wěn)（圖1）。相較于2011年，2012年關于抗食物過敏相關主題的發(fā)文量明顯提升；2012—2015年的發(fā)文量保持平穩(wěn)浮動；與2010年相比，2019年的發(fā)文量增長逾兩倍，表明隨著全球食物過敏發(fā)生率的增加，科研團隊在抗食物過敏領域的相關研究逐年增長。

圖1 2010—2019年抗食物過敏科研文獻數(shù)量變化趨勢Fig.1 Changeable tendency of the number of anti food allergy research literatures in 2010—2019

2.1.2 食物過敏原及發(fā)生機制的相關聚類詞 聚類分析是對具有多項指標的數(shù)據(jù)進行分類的一種統(tǒng)計方法，根據(jù)指標間的相似程度進行類別劃分，實現(xiàn)指標分類，以發(fā)現(xiàn)抗食物過敏領域的主要研究內(nèi)容分布[7]。本研究的聚類知識圖譜由345 個節(jié)點，1 490 條線組成，聚類模塊性指數(shù)Q 值和聚類輪廓性指數(shù)S 值分別為0.4536（＞0.3）和0.7770（＞0.5），意味著劃分出來的社團結(jié)構(gòu)是顯著的，聚類是合理的（圖2）。

圖2 抗食物過敏關鍵詞時間線圖Fig.2 Cluster timeline diagram of the keywords of anti food allergy

去除其中檢索的關鍵詞，由圖2可知近十年來抗食物過敏領域主要研究內(nèi)容為食物過敏原及發(fā)生機制研究、食物過敏治療方法研究。聚類詞頻繁出現(xiàn)雞蛋（egg）、牛奶（milk）、花生（peanut）等食物過敏原相關聚類關鍵詞，這類聚類詞時間跨度廣，在2010—2019年間均有相關研究論文發(fā)表?，F(xiàn)有報道稱引起兒童食物過敏最常見的過敏原是牛奶和雞蛋，其患病率分別為2%～3%和1%～2%[8]。通過對食物過敏導致的蕁麻疹病情的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，過敏發(fā)生率最高的食物過敏原是腰果（8.1%）、蝦（6.8%）和蟹（6.4%）[9]。因基因、環(huán)境、生活習慣等不同，中國和日本等亞洲國家或地區(qū)人民的主要過敏原不同于歐美，小麥成為繼雞蛋和牛奶之后最常見的食物過敏原之一[10]。

食物過敏發(fā)生機制相關聚類關鍵詞有致敏（sensitization）、調(diào)節(jié)性T 細胞（regulation T cell，Treg）、肥大細胞（mast cell，MC）、IgE 等。如圖3所示，IgE 介導的食物過敏反應主要分為致敏與效應兩個階段，致敏階段主要指在抗原遞呈細胞、T 淋巴細胞、B 淋巴細胞等聯(lián)合作用下，MC 被激活，細胞表面高親和力受體與IgE 交聯(lián)，處于敏化狀態(tài)[11]；效應階段是指再次進入機體的過敏原和交聯(lián)在MC 表面的IgE 直接結(jié)合，激發(fā)MC 脫顆粒，釋放出組胺、肥大細胞蛋白酶等過敏介質(zhì)[12]，導致體內(nèi)眾多細胞因子動態(tài)平衡和免疫系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)平衡被打破，進而引發(fā)全身性過敏反應，出現(xiàn)的一系列過敏癥狀[13]。

圖3 食物過敏的發(fā)生機制Fig.3 Occurrence mechanism of food allergy

2.1.3 過敏原特異性治療的相關聚類詞 聚類詞頻繁出現(xiàn)如口服免疫療法（oral immunotherapy，OIT）、舌下免疫療法（sublingual immunotherapy，SLIT）、花生口服免疫治療（peanut oral immunotherapy）等過敏原特異性治療方法相關關鍵詞（圖2）。過敏原特異性治療方法主要包括OIT、SLIT、表皮免疫療法等，該類療法利用天然食物過敏原和突變重組過敏原蛋白降低機體內(nèi)IgE 結(jié)合活性，使用安全的劑量以產(chǎn)生最大的免疫反應，進而提高大多數(shù)受試者引起過敏反應所需的過敏原閾值，從而改變患者必須嚴格避免接觸過敏原的飲食模式[14]。由圖2可以發(fā)現(xiàn)，過敏原特異性治療方法在2011—2013年間基礎研究較熱，花生[15-16]、牛奶[17]等八大主要過敏原的特異性免疫療法研究成果較多。目前，OIT 和表皮免疫療法治療部分過敏原的特異性方法作為食物過敏管理的一部分計劃納入臨床實踐中[18]。

盡管部分過敏原特異性治療方法取得了一定的成功，還存在許多的局限性，主要包括治療周期長，臨床訪視頻繁，費用高，治療期間不良事件風險增加等問題[19]。近期研究還發(fā)現(xiàn)在卵子誘導的食物過敏小鼠模型中，人工甜味劑和混合食品添加劑破壞小鼠的口服耐受，誘發(fā)食物過敏[20]。對OIT、SLIT 等還需進一步優(yōu)化治療方案，提高安全性，同時最大限度地提高療效[21]。

2.1.4 過敏原非特異性治療的相關聚類詞 圖2的時間線圖中出現(xiàn)益生菌（probiotics）、奧馬利珠單 抗（omalizumab）、多 酚（polyphenol）、提 取（extract）等過敏原非特異性治療方法相關聚類詞。與特異性治療方法相比，過敏原非特異性治療方法具有作用范圍廣，療法安全溫和，不具有特殊針對性等優(yōu)點[5]。其中，單克隆抗IgE 抗體最具代表性的奧馬利珠單抗能有效降低血清IgE 水平，抑制IgE 受體的表達，阻斷效應細胞的活化，減少過敏介質(zhì)的釋放，從而緩解機體過敏反應[22-23]，且在停用后，患者仍能保持持續(xù)的脫敏狀態(tài)[24]，目前其已被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準用于臨床輔助治療過敏性哮喘和慢性蕁麻疹[25]。近年來有研究證明益生菌可通過與腸上皮細胞相互作用來調(diào)節(jié)腸道通透性和黏膜厚度，以增強機體腸道健康的功效[26-29]。免疫系統(tǒng)功能不全的新生嬰兒和老年人可通過食用益生菌來改善腸道健康，緩解食物反應引發(fā)的過敏癥狀[30-32]。酚類化合物是一類具有重要生物活性的生物大分子，廣泛存在于自然界中，包括花青素類、蘆丁、兒茶素、槲皮素等[33]。目前有研究發(fā)現(xiàn)酚類化合物可通過沉淀過敏原，減少過敏原的抗體識別[34]，抑制IgE 結(jié)合表位的識別[35]，降低患者過敏反應發(fā)生風險。此外，不飽和脂肪酸[36-37]、多肽[38]、糖類[39]、萜類、皂苷類[40]等天然來源物質(zhì)同樣具有良好的抗食物過敏活性，通過深入研究天然活性物質(zhì)的抗過敏的活性功效和作用機理，為開發(fā)新型抗過敏活性藥物提供一定的理論基礎[41]。

2.2 基于Citespace 分析抗食物過敏領域前沿研究進展

利用陳超美教授開發(fā)的Citespace V 信息可視化軟件獲得抗食物過敏研究方向的關鍵突現(xiàn)詞。關鍵詞的突現(xiàn)表示關鍵詞在較短時間內(nèi)使用頻次顯著增加。從知識理論角度可將中心度和頻次高的關鍵詞看作一段時間內(nèi)研究者共同關注的熱點問題，根據(jù)突現(xiàn)詞的詞頻變化可以判斷研究領域的前沿與趨勢[7]。根據(jù)Citespace 軟件獲得2010—2019年間抗食物過敏的突現(xiàn)關鍵詞（圖4）。根據(jù)2010—2019年的出現(xiàn)頻率可將抗食物過敏領域前沿研究進展主要劃分為抗食物過敏相關機理研究和新型治療手段研究。

2.2.1 抗食物過敏作用機理前沿研究進展 由圖4可知，2010-2019年有腸道易激綜合征（irritable bowel syndrome）、腹瀉（celiac disease）等臨床表現(xiàn)關鍵詞，由突現(xiàn)強度和年時間差可以發(fā)現(xiàn)臨床表現(xiàn)關鍵詞主要集中出現(xiàn)在2014—2017年。免疫功能低下的兒童和老年人在過敏發(fā)生過程中常出現(xiàn)腸道菌群紊亂，導致胃腸道內(nèi)滋生有害菌，腹瀉久治不愈[42]。胃腸道屏障能維持胃腸道內(nèi)環(huán)境平衡，抵御外來應激原刺激，作為環(huán)境的主要屏障和第1 道防線，上皮細胞在致敏和增強機體免疫反應過程中表現(xiàn)出重要作用，胃腸道上皮通透性增加是抗原進入黏膜下層并啟動食物過敏的關鍵事件之一[43]。

圖4 抗食物過敏突現(xiàn)關鍵詞Fig.4 Emergent keywords of anti food allergy

由圖4可知，細胞因子（cytokine）、體內(nèi)（in vivo）、細胞（cell）、嗜酸性粒細胞（eosinophilic esophagitis）、NF-kappa B 等機體內(nèi)免疫系統(tǒng)相關突現(xiàn)關鍵詞出現(xiàn)年份較早，時間跨度大。免疫細胞依靠免疫細胞因子傳遞信號完成協(xié)同作用[44]，細胞因子在組織穩(wěn)態(tài)、免疫調(diào)節(jié)、炎癥和過敏方面都發(fā)揮著重要作用[45]。圖5所示，食物抗原到達并穿過受損的腸上皮細胞時，會快速誘導腸上皮細胞合成并釋放出白介素-25（Interleukin-25，IL-25）、IL-33、TSLP 等細胞因子，IL-33、TSLP 和IL-25 在致敏過程中通常被稱為“警報細胞因子”，通過這些新發(fā)現(xiàn)的關鍵細胞因子將信號傳遞給其它免疫細胞，引發(fā)機體免疫調(diào)節(jié)失衡[46-47]，參與維持所有反應，加重食物過敏、哮喘和特應性皮炎。其中，IL-33 在體內(nèi)的主要靶細胞包括MC、2 型先天性淋巴樣細胞（Type 2 Innate Lymphoid cells，ILC2s）等組織免疫細胞[48]，通過誘導ILC2s 產(chǎn)生大量IL-4 和IL-13 等細胞因子[49-50]，或通過ST2 受體發(fā)出信號，促使Th0 細胞向Th2 型細胞轉(zhuǎn)化[51]，刺激MC 分泌IL-6[52]。IL-25 能誘導IL-13 和IgE的產(chǎn)生[53]，這可能是快速引發(fā)機體全身性過敏反應的關鍵步驟[44]。攝入抗原誘導的IL-25 可以激活ILC2s 細胞產(chǎn)生IL-13 和IL-4，建立ILC2 細胞的正、反饋回路[54]，并與TSLP 共同誘導Th2 細胞釋放IL-9[53]，促進MC 的成熟。因此，可通過阻斷IL-33、IL-25、TSLP、IL-4、IL-13 等上游細胞因子的作用，有效預防和治療食物過敏，其中以IL-33為靶點、能有效治療成人花生過敏的治療性抗體（Etokimab）已進入臨床試驗環(huán)節(jié)[55]。

圖5 細胞因子在食物過敏及抗食物過敏中的作用機制Fig.5 The act mechanism of cytokines in food allergy and anti food allergy

過敏原進入機體后同時會激活相關信號通路的表達[56]，經(jīng)信號級聯(lián)放大和調(diào)節(jié)，最終引起一系列免疫系統(tǒng)的綜合改變，包括下游基因表達的影響、細胞因子的調(diào)節(jié)等。NF-kappa B 信號轉(zhuǎn)導通路是一條高度保守的進化通路，主要參與維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)，在免疫和炎癥反應的調(diào)節(jié)中起關鍵性作用[57]。Fu 等[58]發(fā)現(xiàn)干酪乳桿菌通過參與NFkappa B 信號通路的激活，增加該信號通路下游細胞因子IFN-γ 和IL-2 的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)免疫相關細胞的生長發(fā)育和免疫功能，從而緩解食物過敏反應。此外，MAPK、AP-1 和STAT 等信號通路也是參與機體免疫調(diào)節(jié)的常見關鍵通路，且多種信號傳導分子間會構(gòu)建一個錯綜復雜的網(wǎng)絡調(diào)控系統(tǒng)，通過正向促進或反向抑制等方式共同參與機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。Jeong 等[59]發(fā)現(xiàn)具有抗食物過敏活性的枳實提取物，對LPS 刺激的RAW-264.7 細胞中MAPK 的磷酸化有較強的抑制作用，并以濃度依賴性的方式抑制AP-1、JAK2/STAT 和NF-kappa B 的激活和表達。

2.2.2 食物過敏治療前沿研究進展 2010—2019年間，治療手段突現(xiàn)關鍵詞包括口服耐受誘導（oral tolerance induction）、抗IgE 療法（anti IgE therapy）、單克隆抗體（monoclonal antibody）、樺樹花粉（birch pollen）、提取（extract）等。近十年來，天然來源的抗過敏活性成分研究成為熱點方向之一，眾多研究組發(fā)現(xiàn)多種天然活性成分存在著極具潛力的抗過敏醫(yī)用轉(zhuǎn)化前景。但是，由于部分天然活性物質(zhì)存在先天的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問題，限制了其在抗過敏疾病領域的推廣。以此衍生出對天然來源的活性物質(zhì)進行改造，獲得生物活性更高、性質(zhì)更穩(wěn)定的化合物，也成為了該領域的重點研究方向之一。Fujitaka 等[60]發(fā)現(xiàn)將黃酮類化合物和多酚化合物進行半乳糖基化反應，改良后的糖苷化合物表現(xiàn)出更好的抗食物過敏生物活性。隨著現(xiàn)代中醫(yī)藥的快速發(fā)展，眾多科研學者對中草藥的抗過敏活性做了大量研究，取得顯著效果；然而，中藥抗過敏活性仍需探究其機理。運用現(xiàn)代細胞和分子生物學研究抗食物過敏中藥，以探明中藥的作用機制和靶點，或是研發(fā)抗過敏活性藥物的新思路。

腸道內(nèi)優(yōu)勢菌群的豐富度和數(shù)量的改變會影響腸道黏膜的免疫應答，作為預防策略，益生菌和腸道菌群的研究逐漸成為抗食物過敏的另一研究熱點。糞菌移植是重建腸道菌群的又一有效手段，研究表明：用健康兒童的糞便微生物群對小鼠進行定殖，能保護動物免受食物過敏的影響[61]。目前通用的做法為選取健康人類糞便，將其提取成糞菌液，通過口服或儀器灌注到患者腸道內(nèi)，增加患者外源性腸道菌落，以此重建或恢復腸道微生物穩(wěn)態(tài)[62]。然而，由于腸道微生態(tài)系統(tǒng)自身的復雜性，以及目前對腸道微生態(tài)與食物過敏之間的真實機制尚不明晰，未來可使用新興的組學測序等更全面的方法來研究腸道微生態(tài)與食物過敏的關系，探究食物過敏發(fā)生機制及其新型輔助治療方法。此外，研究表明多種優(yōu)質(zhì)益生菌存在協(xié)同作用，能進一步改善機體胃腸道功能，如多種混合益生菌藥物嬰芬普洛在臨床中表現(xiàn)出良好的抗腹瀉、抗過敏療效，還可幫助免疫力較弱的人群提高自身免疫力[63]。益生菌療法同其它治療方法（如OIT、SLIT）結(jié)合使用，也能產(chǎn)生一定的協(xié)同作用，增強機體的免疫耐受；口服耐受過程是免疫細胞對其參與誘導的免疫反應表現(xiàn)出無應答狀態(tài)，腸道菌群是誘導耐受形成的重要因素之一[64]。Kim等[65]研究發(fā)現(xiàn)在OIT 治療期間結(jié)合服用鼠李糖乳桿菌，能協(xié)同增強OIT 治療作用。綜上，多種食物過敏治療方法的聯(lián)合干預，以期能夠達到更好的抗食物過敏功效，是今后非常值得探索的治療策略。

3 討論與展望

食物過敏已嚴重影響患者的生活質(zhì)量，引起廣泛的關注。世界衛(wèi)生組織將食物過敏列為當今世界性的重大食品安全問題之一。本文利用Citespace 軟件系統(tǒng)，對近十年有關抗食物過敏的文章進行分析，全面認識該領域的大致研究方向，為把控目前抗食物過敏的熱點研究趨勢提供參考依據(jù)。

對于不同地區(qū)和不同過敏原，科研工作者需結(jié)合本國或本地區(qū)人民的基本情況開展研究。通過認識不同過敏原和發(fā)病癥狀，幫助醫(yī)學工作者和科研工作者更加全面地認識食物過敏時機體發(fā)生的變化，為進一步探究食物過敏發(fā)生機制提供一定的指導。近年來，細胞內(nèi)信號傳導機制的研究已有較大的突破，而多種信號通路同時對機體產(chǎn)生復雜的調(diào)節(jié)作用，每種信號通路活化過程中的相關受體、信號轉(zhuǎn)導、反饋調(diào)節(jié)等都需進一步研究和挖掘，為尋找緩解過敏癥狀、減輕組織炎癥等治療手段提供更為精準的靶點。新型食物過敏治療方法的臨床使用還需探究，如OIT、EPIT 及奧馬利珠單抗等。天然活性物質(zhì)中許多具有抗過敏活性的成分尚待開發(fā)和解析，尤其是對于單一活性成分功效及其關鍵官能團的研究，對天然來源的活性化合物的結(jié)構(gòu)改造，以獲得性質(zhì)穩(wěn)定的高活性化合物，仍存在很大的研究空間。胃腸道微生物與人類共生共存，幫助機體維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，通過探究抗過敏活性成分是否作用于腸屏障，通過修復腸道上皮細胞的完整性，調(diào)節(jié)腸道通透性和腸道內(nèi)菌群健康等表現(xiàn)出其良好活性的研究越來越多，這些基礎研究成果可為抗食物過敏的臨床研究提供一定的理論依據(jù)和指導。目前對于腸道菌群調(diào)節(jié)食物過敏的機制研究總體處于初步階段。