基于WOS 的奶山羊乳腺炎研究態(tài)勢分析

潘曄君，米 芳，王 乾，藍賢勇，宋曉越

（1.榆林學院生命科學學院，陜西榆林 719000；2.西北農(nóng)林科技大學動物科技學院，陜西西安 712100；3.中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院，北京 100021）

隨著生活條件的改善，人們對乳制品的品質(zhì)要求逐步提高，國際上制訂的乳制品標準也更為嚴格，乳腺炎作為影響乳品質(zhì)的重要因素，對世界畜牧業(yè)的發(fā)展有著較大的影響。

乳腺炎不僅會引起乳產(chǎn)量的降低，還會使乳成分發(fā)生變化[1]。乳腺炎的病因諸多，按病因來源可分為內(nèi)因（遺傳、年齡、胎次等）和外因（病原微生物、溫熱環(huán)境刺激等）。從內(nèi)因看，患有相關遺傳病的動物更容易發(fā)生乳腺炎，并且隨著年齡和胎次的增加，患乳腺炎的幾率也會增加。外因主要是病原微生物，在動物機體抵抗力下降時，進入乳房內(nèi)的病原微生物就進一步增殖，引發(fā)炎癥反應[2]。同時，外界的刺激如擠奶力度過大，次數(shù)過多，冷熱應激等因素也會誘發(fā)乳腺炎。乳腺炎早期難以被發(fā)現(xiàn)，且治療代價高，可能導致產(chǎn)奶量下降甚至泌乳能力喪失，因此，預防乳腺炎的發(fā)生是乳用動物養(yǎng)殖的重要工作。提高飼養(yǎng)管理水平，進而提高動物的抗病性是預防乳腺炎發(fā)生的重要途徑[3]。飼養(yǎng)管理者應根據(jù)動物的生理特點合理設計畜舍，做好通風采光以及溫濕度的控制，使用干凈的墊草，定期清掃消毒圈舍。在擠奶前后要做好清潔消毒工作，擠奶時要按照正確的方法進行，避免乳頭的損傷。乳腺炎有較強的傳染性，擠奶過程中使用的工具應避免交叉使用，防止病菌進入乳房。養(yǎng)殖企業(yè)可以合理使用藥物對乳腺炎進行預防，對于患病動物，必須進行治療或淘汰[4]。

文獻計量學是用數(shù)學和統(tǒng)計學的方法，定量分析一切知識載體的交叉科學。該學科集數(shù)學、統(tǒng)計學、文獻學為一體，是注重量化的綜合性知識體系。計量對象主要是文獻量（以期刊論文居多）、作者數(shù)（個人、集體或團體）、詞匯數(shù)（文獻標識）等[5,6]。該方法被應用于大量的研究中，如：miRNA 的研究[7]、非洲豬瘟的研究[8]以及乳腺炎的研究[9,10]。乳腺炎作為綜合疾病，具有發(fā)生多、治療難、病因多的特點[11]，目前我們對于乳腺炎的致病機制尚有很多不明確的地方，而文獻計量分析可以幫助我們系統(tǒng)了解乳腺炎的研究進展[12]。

乳腺炎會影響奶山羊產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，但乳腺炎發(fā)病機制復雜，仍需進一步研究。本文在統(tǒng)計1943—2022 年奶山羊乳腺炎研究發(fā)文量的年度變化、國家分布、研究領域分布方面數(shù)據(jù)的同時，對乳腺炎研究關鍵詞進行分析，并繪制關鍵詞網(wǎng)絡圖，以期為乳腺炎的研究提供新思路。

1 材料與方法

本文的分析數(shù)據(jù)來源于Web of science 數(shù)據(jù)庫。Web of science 是一個大型綜合多學科核心期刊引文檢索數(shù)據(jù)庫，簡稱WOS。WOS 包含科學引文索引（SCI）、社會科學引文索引（SSCI）以及藝術與人文科學引文索引（A&HCI）三大引文數(shù)據(jù)庫[13]，其中，本文所檢索的文獻主要來源于Web of science 核心合集。

通過網(wǎng)址（http://apps.webofknowledge.com/UA_GeneralSearch_input.do?product=UA&SID=1F C7bJDym54J1zdZior&search_mode=GeneralSearch）進入Web of science 官網(wǎng)，以 “Dairy goat mastitis” 為主題詞，檢索時間為2022 年8 月26 日。可以檢索到文獻1014 篇。在WOS檢索后的頁面分別以“出版年”、“國家/ 地區(qū)” 等為分類標準統(tǒng)計各方面發(fā)文量情況。將數(shù)據(jù)下載后，進行主要國和研究領域發(fā)文量信息整理，并使用Microsoft Excel 對數(shù)據(jù)進行處理和可視化。

本研究通過VOSviewer 軟件對1943—2022年的文獻進行網(wǎng)絡分析，共有14141 個關鍵詞參與了分析，將出現(xiàn)頻率閾值設置為大于10 次（某1 個關鍵詞在同1 篇文章中出現(xiàn)多次時，統(tǒng)計為1 次），篩選后有226 個關鍵詞參與了關鍵詞網(wǎng)絡分析。分別繪制網(wǎng)絡可視化圖（展示關鍵詞出現(xiàn)的頻率以及關鍵詞之間的聯(lián)系程度）、覆蓋可視化圖（不同時期研究熱點涉及的關鍵詞）以及密度可視化圖（被深入研究鄰域的關鍵詞），其中根據(jù)關鍵詞之間的聯(lián)系程度，網(wǎng)絡可視化圖將關鍵詞分為三個聚類（第一類有關鍵詞103個，第二類涉及關鍵詞78 個，第三類有關鍵詞45 個）。

2 結果

2.1 發(fā)文量分布情況

由圖1 可知，1943—1990 年年度文獻數(shù)量呈現(xiàn)波動中緩慢增長趨勢，1991—2005 年增長速率有所加快。2006—2022 年年度文獻數(shù)量增長速度較快?？傮w而言，1943—2022 年各年度文獻數(shù)量呈增長趨勢。

圖1 發(fā)文量隨年份變化圖

圖2 反映的是美國、意大利、巴西以及中國分別在1943—1990 年、1991—2005 年、2006—2022 年三階段發(fā)文量的情況。美國早期發(fā)文量多，在第二以及第三階段也較多。意大利和巴西從第二階段到第三階段有明顯的發(fā)文量增多的現(xiàn)象，尤其是巴西的發(fā)文量從第二階段到第三階段增長幅度較大。中國在第三階段才逐漸有發(fā)文量。該結果說明中國對奶山羊乳腺炎的研究起步較晚，但有著不錯的提升空間和發(fā)展前景。

圖2 各個國家在各階段發(fā)文量

表1 統(tǒng)計的是排名前五的研究領域在1943—1990 年、1991—2005 年以及2006—2022 年三個階段的發(fā)文量。從1943—2022 年整體的發(fā)文量水平來看，農(nóng)業(yè)領域排名第一。

表1 各研究鄰域在各階段發(fā)文量統(tǒng)計表

2.2 關鍵詞網(wǎng)絡分析

圖3 中關鍵詞被分為了三模塊，這些模塊中出現(xiàn)頻率較高的關鍵詞為 “體細胞數(shù)”、“產(chǎn)奶量”、“金黃色葡萄球菌”、“流行”、“基因”、“PCR”、“乳腺”、“蛋白質(zhì)”，出現(xiàn)頻率高表明這些關鍵詞領域被研究較多。此外，上述關鍵詞與其他關鍵詞連線較多，處于比較重要的位置。

圖3 關鍵詞網(wǎng)絡可視化圖

圖4 中，“體細胞數(shù)” 所在模塊的關鍵詞大多在較早期被研究。“金黃色葡萄球菌” 所在模塊的關鍵詞大多為近年來的研究領域，其中 “基因”、“隔離” 以及“四環(huán)素” 在近期研究較多。

圖4 關鍵詞覆蓋可視化圖

圖5 中，“體細胞數(shù)”、“金黃色葡萄球菌”以及“濃度”、“乳腺”、“PCR”、“產(chǎn)奶量” 等在圖3 中出現(xiàn)頻率較高的關鍵詞的領域也有較為深入的研究。

圖5 關鍵詞密度可視化圖

3 討論

3.1 發(fā)文量分布方面

從年度文獻產(chǎn)出量角度分析可知，1943—2022 年各國對乳腺炎研究力度在加大，這與近年來人們對高質(zhì)量乳制品需求量增多這一變化相關。2020 年之后年發(fā)文量出現(xiàn)下降，可能是受到了新型冠狀病毒感染疫情的影響[14]。乳腺炎研究總體呈穩(wěn)步增進式發(fā)展，表明人們對食品質(zhì)量及安全的重視程度逐漸加深[15]。乳腺炎機制方面的研究可以為乳腺炎的治療和預防提供理論基礎，乳腺炎防治的突破可以促進乳用動物產(chǎn)業(yè)的快速和可持續(xù)發(fā)展[16,17]。

在研究乳腺炎的過程中，各地域之間還存在著這一些差距：1943—2022 年，在奶山羊乳腺炎領域發(fā)文量較多的國家有發(fā)達國家美國和意大利等，發(fā)展中國家有中國和巴西等，這些國家大多是畜牧業(yè)大國。在今后的研究中，各國注意要在保持研究數(shù)量穩(wěn)步增長的基礎之上，重視研究質(zhì)量的提升。同時，各國和各機構應該發(fā)揮各自的優(yōu)勢，不斷地加強合作交流，促進技術與研究素材的良好結合，共同努力促進乳腺炎研究領域的進一步突破。

從各研究領域發(fā)文量角度分析，畜牧業(yè)乳腺炎研究的主要領域是農(nóng)業(yè)領域，這一結果表明乳腺炎的研究有助于促進農(nóng)業(yè)尤其是畜牧業(yè)的進步與發(fā)展，但變化趨勢猶未可知，未來乳腺炎研究更可能是各領域間的共同發(fā)展和各領域知識間的相互結合的研究。

3.2 關鍵詞網(wǎng)絡分析方面

高頻出現(xiàn)且與其他詞聯(lián)系多的關鍵詞有 “體細胞數(shù)”、“金黃色葡萄球菌” 等。

體細胞數(shù)的概念是單位體積羊奶中的體細胞總數(shù)量[18]。在一定條件下，奶中的體細胞對奶畜乳房健康有益，具有一定的免疫的功能（含有淋巴細胞、巨噬細胞等白細胞）。但患有乳腺炎的動物所產(chǎn)奶的體細胞數(shù)會超過正常水平，奶的品質(zhì)較差[19]。奶中體細胞數(shù)過多對乳成分的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，奶中乳脂、乳糖的含量及氨基酸的含量會降低；其次，奶中無機鹽離子的平衡會被破壞，奶的熱穩(wěn)定性和酸奶產(chǎn)品的品質(zhì)降低；最后，乳過氧化氫酶活性提高，使乳中的芳香胺、多元醇等物質(zhì)氧化，從而對乳制品的口感和氣味產(chǎn)生影響[20]。奶中的體細胞數(shù)可以迅速、有效地指示乳腺的感染，為更早地發(fā)現(xiàn)乳腺炎提供手段，這一檢測手段可以很大程度上減少養(yǎng)殖場經(jīng)濟損失[21]。研究表明，奶中體細胞數(shù)量在0～20 萬個/mL 時，代表奶畜乳房處于健康狀態(tài)；奶中體細胞數(shù)在20 萬～40 萬個/mL時，該奶畜疑似患有乳房炎；奶體細胞數(shù)在40萬～500 萬個/mL 時，表示該奶畜患有乳房炎；奶中細胞數(shù)大于500 萬個/mL，表示該奶畜患有較嚴重的乳房炎[22,23]。做好飼養(yǎng)管理和環(huán)境控制，定期消毒以及對乳房進行檢查和護理，對于控制羊奶體細胞數(shù)有著重要的意義。有研究證明，皮下注射褪黑素可以顯著降低奶中體細胞數(shù)水平，灌服褪黑素制劑對患有乳腺炎的動物效果顯著[24]，此外，蒲公英提取物也可以改善乳腺炎[25]。

金黃色葡萄球菌誘導的乳腺炎是最常見的乳腺感染[26]。在中國，金黃色葡萄球菌是引起動物乳腺炎的最重要的病原菌之一[27]。研究由金黃色葡萄球菌導致的奶山羊乳腺炎的致病機制，可以為這類乳腺炎的防治提供理論依據(jù)。在金黃色葡萄球菌源乳腺炎致病機制方面，近期研究發(fā)現(xiàn)：金黃色葡萄球菌可以通過適應宿主、損傷宿主免疫功能、內(nèi)化作用以及降低菌體免疫原性等方式抵抗宿主機體對其發(fā)揮的免疫作用[28]。在該類乳腺炎防治方面，有從檢測分析金黃色葡萄球菌耐藥基因及毒力基因[29]、分離鑒定金黃色葡萄球菌噬菌體[30,31]、探究新型合成藥物及中草藥對金黃色葡萄球菌源乳腺炎的防治作用等方面進行的研究[32,33]。這些研究圍繞金黃色葡萄球菌展開，利用基因組學、分子生物學及細胞生物學等領域相關知識和新的技術，深入探究這一疾病的機制及防治措施，已取得一定成效[34,35]。

近年來研究較熱的領域涉及到的詞語有 “四環(huán)素” 和“基因” 等。

四環(huán)素是抗生素的一種，用于乳腺炎的治療[36]。2022 年7 月1 日，養(yǎng)殖企業(yè)飼料端的全面禁抗政策開始正式實施，進一步提高了對抗生素耐藥性以及新型替代藥物的研究要求[37]。抗生素是由微生物合成的，可以有效抑制細菌生長和細菌增殖的、具有殺菌作用的化學物質(zhì)。抗生素耐藥性是細菌在不利的環(huán)境下產(chǎn)生的一種防御策略。目前的研究表明：細菌耐藥性包括特異性以及非特異性兩種機制。細菌可以通過降低抗生素的活性、增強自身對藥物的外排功能、突變藥物作用靶點等方式對抗生素產(chǎn)生耐藥性[38]。為解決抗生素耐藥性問題，未來研究可以從新型抗生素的挖掘和合成、耐藥性過程的相關基因的功能分析、新型替代藥物的尋找等方面進行[39]。

生物信息學、分子生物學等學科的發(fā)展以及分子標記、轉(zhuǎn)基因、基因芯片，加權基因共表達網(wǎng)絡分析等技術的廣泛運用，為乳腺炎抗性育種提供了新的前景。目前通過各種手段和技術篩選出來的可以用于乳腺炎抗性育種的候選基因有β-防御素、BoLA、HSP70-1、HSP70-2、TLR1、TLR2、TLR4、Slc11A1、NAGase 等基因[40-42]。近來研究發(fā)現(xiàn)一些miRNA 也與乳腺炎免疫有一定的關系[43]。

通過分子標記輔助育種的方法來對奶山羊進行選種，得到一個對乳腺炎具有高度抗性的群體，這是未來奶山羊選種的一個新的切入點。使用候選基因法對奶山羊進行選種的基礎是對抗性基因的準確篩選，目前一些生物信息學的技術，如加權基因共表達網(wǎng)絡分析技術可以有效的對多基因控制性狀的主效基因進行篩選[44]。未來的研究可以更多地將關鍵基因的篩選及可視化和個體水平的研究相結合，逐漸完善乳腺炎抗性主效基因的體系，為分子標記輔助育種提供理論基礎[45]。除此之外，RNA 的利用可能成為未來診斷和治療乳腺炎的一個新的思路[46]。

通過對文獻的分析可知，與乳腺炎關系密切的關鍵詞分別涉及到乳房炎的致病原因、診斷、預防和治療等各個方面。在致病原因方面，目前主要研究的是病原微生物導致乳腺炎的機制[47]；在診斷方面的研究前沿是通過特定的蛋白分子，區(qū)分臨床和亞臨床的乳腺炎[48]；在乳腺炎的預防和治療方面，隨著抗生素耐藥性的產(chǎn)生，目前研究中草藥對乳腺炎的預防和治療比較普遍[49]，同時治療乳腺炎的一些新的藥物也在不斷的開發(fā)中[50]。

乳腺炎作為一個復雜的疾病，其研究包括病因、診斷、預防、治療、機制、危害等多個方向。乳腺炎治療從之前的抗生素大量使用，到疫苗的出現(xiàn)以及抗生素耐藥性問題受到重視，再到通過分子及抗性基因的研究來選育抗病的畜群。這一趨勢說明對乳腺炎治療方向的研究逐漸由被動變?yōu)橹鲃?，細胞分子以及基因方面相關知識和技術用于乳腺炎的治療將是未來一大研究趨勢[51,52]。近年來，研究者對乳腺炎機制的研究逐漸深入，從細菌本身的毒素到抗菌譜再到現(xiàn)在將免疫應答以及SNP 用于乳腺炎的機制研究[53-55]，這一趨勢說明在這一方向的研究程度不斷深入且研究的重點逐漸從入侵的病原菌轉(zhuǎn)向患病動物本身免疫抵抗能力。在診斷方面，研究經(jīng)歷了從主要利用奶成分以及流行率進行診斷到現(xiàn)在利用生存分析以及風險因素的評估進行診斷的變遷[56,57]。在未來，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，大量的軟件以及算法將用于相關疾病預后因子的查找以及篩選[58]，也可為乳腺炎的診斷和預判提供新的手段。

以上分析表明之前的文獻對奶山羊乳腺炎進行了多方向，多方面，深層次的研究，已經(jīng)取得了一些進展，但仍有一些方向存在著短板。乳腺炎作為一個復雜的疾病，我們對其的研究不能面面俱到，但通過在不同的方向上找準出發(fā)點，逐步深入，最終將不同方面的研究繪制成一幅完整的知識結構圖，會讓我們對乳腺炎這一疾病的各個方面有更加系統(tǒng)化的認識。

4 結論與展望

1943—2022 年，關于奶山羊乳腺炎的研究不斷深入，各國在該領域的年度發(fā)文量逐漸增多，各地區(qū)發(fā)展齊頭并進，各領域交叉融合加強，體細胞數(shù)是該領域一直以來的研究重點，金黃色葡萄球菌是研究的熱點，基因以及miRNA 等是研究較前沿的領域。

鑒于乳腺炎這種疾病的復雜性和多樣性，我們對其的研究可以集中于某一個點，如研究導致乳腺炎的某個病原微生物金黃色葡萄球菌的特點，或者某一種藥材對治療乳腺炎的具體作用等，也可以從致病原因、診斷、預防、治療等一系列環(huán)節(jié)進行綜合的觀察和把控，為乳腺炎的預防和治療，提高養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益，提出一些合理的、綜合性的建議。以下是在本次的文獻計量分析的基礎之上對未來奶山羊乳腺炎研究的一些建議。

首先，注意將不同學科及領域的知識相結合，如將經(jīng)濟學、信息學等學科知識與畜牧業(yè)乳腺炎研究相結合，以進行養(yǎng)殖企業(yè)經(jīng)濟效應預估、乳腺組織表達譜生物信息學分析等研究，從不同的專業(yè)角度對乳腺炎進行深入化研究。同時，可以從畜牧領域與其他領域?qū)Ρ确治龅慕嵌冗M行乳腺炎研究。例如，從獸醫(yī)領域研究乳腺炎有較多的動物素材，方便進行試驗探究；而在人類醫(yī)學領域乳腺炎的防治技術是較前沿的，兩個領域的交流與結合可以加強人醫(yī)領域?qū)θ橄傺渍J識，同時改善獸醫(yī)領域乳腺炎防治技術[59]。

其次，在把握畜牧業(yè)乳腺炎研究進展的基礎之上，把握發(fā)展態(tài)勢，抓住研究熱點，找好研究起點，善于運用新型的技術和前沿的知識進行研究，使研究更加細致化、專業(yè)化。未來乳腺炎的研究應在對乳腺炎分類細化的基礎上，進一步研究各種類型乳腺炎的機制，并對比不同病因?qū)е碌娜橄傺椎漠愅?。在治療方面，也要進一步細化治療的方案和措施，在提高診斷水平的基礎上，對不同程度的患病的動物進行不同治療。乳腺炎治療的繞不開抗生素敏感性這一難題，而這一難題的突破關鍵可能在菌體生物膜形成及作用機制[60]。

最后，要本著防大于治的原則，加大對乳腺炎預防方面的研究力度。候選基因選種可以比較根本地緩解乳腺炎問題。先進的育種手段和科學的飼養(yǎng)管理，是成為未來預防山羊乳腺炎的兩個主要方向。加強理論知識與實踐相結合，注重研究的實用性，重視研究成果在個體上的驗證，提高研究的價值和意義，將解決實際生產(chǎn)中的問題作為未來畜牧業(yè)乳腺炎研究的出發(fā)點和落腳點。