楊 峰，王旭榮，王 玲，李新圃，羅金印，張世棟，李宏勝

（中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點實驗室，甘肅省新獸藥工程重點實驗室，甘肅蘭州730050）

金黃色葡萄球菌是人和動物的重要的致病菌［1］，其引發(fā)的感染主要依靠抗生素治療，然而由于抗生素的濫用及亂用，使得金黃色葡萄球菌耐藥菌株逐年增加［2－3］。金黃色葡萄球菌的耐藥機制一般包括藥物捕獲、藥物靶標的修飾、酶的失活和外排泵［4］，研究發(fā)現(xiàn)，除上述4 種耐藥機制抵御抗生素外，生物被膜在金黃色葡萄球菌的耐藥性中扮演著重要角色［5］。生物被膜是細菌侵入宿主后外圍形成的一層聚合N－乙酰氨基葡萄糖［6］。金黃色葡萄球菌感染宿主后，浮游菌株經(jīng)附著、聚集、聚叢和生產(chǎn)胞外多糖，逐漸形成生物被膜結(jié)構(gòu)［7］，生物被膜極大地增加了細菌對宿主免疫應(yīng)答和抗生素的抵抗力，包裹于生物被膜內(nèi)的金黃色葡萄球菌菌株較浮游菌株其耐藥性可增大1 000倍［8］。近年來，金黃色葡萄球菌生物被膜成為學者研究的熱點主題，相關(guān)的文獻量持續(xù)增多，呈現(xiàn)出的信息量越來越大，有必要對該領(lǐng)域的科技文獻進行全面的文獻計量分析，以便科技工作者全面了解金黃色葡萄球菌生物被膜的研究情況，篩選有價值的信息。

知識圖譜是科學計量學和知識計量學中新型的研究方法，通過數(shù)據(jù)收集、信息處理、知識計量、圖形繪制，以可視化的圖譜形象地展示科學知識的發(fā)展與結(jié)構(gòu)，揭示科學知識及其活動的規(guī)律，展示知識結(jié)構(gòu)的演進與規(guī)律。Citespace知識可視化軟件是最主要的知識圖譜繪制工具之一，由美國德雷克塞爾大學（Drexel U）信息科學技術(shù)學院的陳超美［9－10］博士開發(fā)，目前已被應(yīng)用于多個自然科學領(lǐng)域。本文旨在利用CitespaceⅢ軟件對國際上有關(guān)金黃色葡萄球菌生物被膜的科技文獻進行可視化分析，繪制科學知識圖譜，以期展示不同時期該研究領(lǐng)域的知識發(fā)展與演變情況。

1 數(shù)據(jù)來源與研究工具

1.1 數(shù)據(jù)采集

本研究選用Web of ScienceTM核心合集作為國際上發(fā)表論文的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源。在Web of ScienceTM核心合集中以“Staphylococcus aureus”和“biofilm”為主題詞，時間段采用數(shù)據(jù)庫默認的1995年－2015年，數(shù)據(jù)庫的最后更新時間為2015－03－09。共檢索到3 582條文獻記錄，數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果引文報告顯示被引頻次總計72 603次。通過“添加標記結(jié)果列表”添加所有檢索到的文獻至“標記結(jié)果列表”，在“標記結(jié)果列表”中勾選文獻的全部信息，保存為txt格式文本供CitespaceⅢ處理。

1.2 研究方法

利用文獻信息可視化軟件CitespaceⅢ軟件繪制知識圖譜，展示金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的發(fā)文量、國家、機構(gòu)和作者的分布，分析該領(lǐng)域的高被引期刊、高被引文獻和高頻詞匯，軟件具體使用方法及結(jié)果分析參照Citespace手冊［11］。

2 結(jié)果

2.1 金黃色葡萄球菌生物被膜研究國際發(fā)文量分析

金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域每年出版的文獻數(shù)呈逐年上升的趨勢（圖1）。1995 年－1996年，國際上有關(guān)金黃色葡萄球菌生物被膜研究的文獻還比較少，每年的發(fā)文量不足10篇；從1997年－2003年，相關(guān)文獻量快速增大，但與前一年相比，每年新增的發(fā)文量不超過15篇；自2004年起，相關(guān)文獻量迅速激增，僅2004 年－2015 年的發(fā)文量為3 268篇，占總發(fā)文量的91%。其中2015年發(fā)文量數(shù)據(jù)統(tǒng)計的最后更新時間為2015年3月9日，并非該年度實際發(fā)文量的完全統(tǒng)計值。

圖1 金黃色葡萄球菌生物被膜研究的國際發(fā)文量Fig.1 Number of annual publication in Staphylococcus aureus biofilm research

2.2 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要國家

CitespaceⅢ生成的主要國家合作圖譜中（圖2），每個圓圈代表1個國家，圓圈之間的連線表示國家之間存在合作關(guān)系，連線的粗細代表合作關(guān)系的強弱。共顯示出了74個國家和69條國家之間的連線，說明國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的國家很多，且建立了較強的合作關(guān)系。表1列出了國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的施引文獻中出現(xiàn)頻次最高的前10 個國家，分別為美國、德國、中國、意大利、英國、西班牙、巴西、法國、日本和加拿大，主要位于北美洲、歐洲和亞洲。根據(jù)Web of ScienceTM核心合集的分析檢索結(jié)果，在該研究領(lǐng)域內(nèi)，這10個國家的文獻記錄數(shù)之和占全部文獻的78%，其中僅美國文獻記錄數(shù)占全部文獻的35%，我國文獻記錄數(shù)占全部文獻的6%。

2.3 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要機構(gòu)

利用CitespaceⅢ繪制了主要機構(gòu)合作圖譜（圖3），每個圓圈代表1個機構(gòu)，圓圈大小代表出現(xiàn)頻次多少，圓圈之間的連線表示機構(gòu)之間存在合作關(guān)系，連線的粗細代表合作關(guān)系的強弱。共顯示出了442個機構(gòu)和128條機構(gòu)之間的連線，說明國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的機構(gòu)眾多，且存在較強的合作關(guān)系。表2列出了國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的施引文獻中出現(xiàn)頻次最高的前10個機構(gòu)，全部為大學，主要位于歐洲和北美洲，其中6所大學位于美國，可見大學是研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要力量。列居第一位的是哈佛大學，其出現(xiàn)頻次（1 146）是其他9 個機構(gòu)的5 倍～10倍。說明哈佛大學在金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域是主力軍。

2.4 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要作者

圖4中每個圓圈代表1個作者，圓圈大小代表出現(xiàn)頻次多少，圓圈之間的連線表示作者之間存在合作關(guān)系，連線的粗細代表合作關(guān)系的強弱。共顯示出了727個作者和1 094 條作者之間的連線，表明國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的學者眾多，且存在很強的合作關(guān)系。表3按照施引文獻中的出現(xiàn)頻次列出了前10 位作者，出現(xiàn)頻次從20～32。

圖2 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要國家知識圖譜的一部分Fig.2 Part of the knowledge map of major countries in Staphylococcus aureus biofilm research

表1 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域按頻次排序的前10個國家Table 1 Top 10countries engaging in Staphylococcus aureus biofilm research ranked by frequency

表2 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域按頻次排序的前10個機構(gòu)Table 2 Top 10institutions engaging in Staphylococcus aureus biofilm research ranked by frequency

圖3 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要機構(gòu)知識圖譜的一部分Fig.3 Part of the knowledge map of major institutions in Staphylococcus aureus biofilm research

2.5 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域高被引期刊分析

利用CitespaceⅢ繪制了被引期刊共引圖譜（圖5），每個圓圈代表1篇被引期刊，圓圈大小代表被引頻次多少，圓圈之間的連線代表首次共被引的時間，連線粗細表示共被引頻次多少。共顯示出了126種被引期刊和986條被引期刊之間的連線，表明國際上金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的期刊種類多，共被引頻次較高。表4列出了國際上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的被引文獻中出現(xiàn)頻次最高的前10種期刊，位列前3的《Journal of bacteriology》、《Antimicrobial agents and chemotherapy》和《Infection and immunity》被引頻次均在1900以上，在奠定金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的學科基礎(chǔ)中發(fā)揮了重要的作用。10種期刊中，8種創(chuàng)辦于美國，2種創(chuàng)辦于英國，可見美國在該研究領(lǐng)域扮演者重要角色。

圖4 研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要作者知識圖譜的一部分Fig.4 Part of the knowledge map of major authors in Staphylococcus aureus biofilm research

表3 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域按頻次排序的前10名作者Table 3 Top 10of authors engaging in Staphylococcus aureus biofilm research ranked by frequency

圖5 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域主要被引期刊知識圖譜的一部分Fig.5 Part of the knowledge map of major cited journals in Staphylococcus aureus biofilm research

2.6 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域高被引文獻分析

圖6 中每個圓圈代表1篇被引文獻，圓圈大小代表被引頻次多少，圓圈之間的連線代表首次共被引的時間，連線粗細表示共被引頻次多少。共得出246條共被引文獻和文獻之間的1 361條連線。表5按照被引頻次列出了10 篇文獻，被引頻次在188～670，它們在金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域具有較高的影響力。被引頻次最高的是Costerton J W等［12］于1999 年 發(fā) 表 于《Science》期 刊 上《Bacterial biofilms：a common cause of persistent infections》，該綜述文獻系統(tǒng)詳盡地論述了細菌生物被膜感染、細菌生物被膜耐藥性、分子遺傳解析細菌生物被膜、囊性纖維化肺感染中綠膿桿菌生物被膜，最后迫切提出開發(fā)基于生物被膜表型和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)治療藥物，以期預(yù)防生物被膜的形成和促進生物被膜的瓦解。

表4 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域按頻次排序的前10個被引期刊Table 4 Top 10cited journals engaging in Staphylococcus aureus biofilm research ranked by frequency

圖6 金黃色葡萄球菌生物被膜研究的被引文獻的知識圖譜Fig.6 Knowledge map of major cited references in Staphylococcus aureus biofilm research

表5 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域按頻次排序的前10個被引文獻Table 5 Top 10cited references engaging in Staphylococcus aureus biofilm research ranked by frequency

2.7 金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的研究熱點和前沿

圖7為施引文獻的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，結(jié)果顯示有290個關(guān)鍵詞和631條連線。通過突發(fā)詞檢測發(fā)現(xiàn)1995年－2015年間的50 個突發(fā)詞，即快速增長的研究主題，它們展示了金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的研究熱點及熱點的演變。50個突發(fā)詞大致可歸類于金黃色葡萄球菌生物被膜的形成機制和抑制藥物的研發(fā)兩類，其中突發(fā)強度最高的是adherence（附著），它是生物被膜形成的首要步驟，其突發(fā)強度為15.191，突發(fā)時間從1997年持續(xù)至2005年，表明該關(guān)鍵詞是1995年－2015年間金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域研究最熱的主題。圖8為關(guān)鍵詞adherence的引用歷史，該詞被引用頻次在1995年－2015年間整體呈快速增加的趨勢，其中2014年到2015年其被引用頻次從15 下滑至1，這是由于2015年發(fā)文量數(shù)據(jù)統(tǒng)計并不完整所致。

表6中突發(fā)年段顯示了1995年－2015年間不同年段金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域研究熱點的演變進程，2013年－2015年間最受關(guān)注的突發(fā)詞是銀納米粒子（silver nanoparticles）、金黃色葡萄球菌生物被膜（Staphylococcus aureus biofilms）和生物被膜耐藥性（biofilm resistance），2014 年－2015年間最受關(guān)注的突發(fā)詞是納米粒子（nanoparticles）、類黃 酮（flavonoids）、抗 菌 劑（antimicrobial）、結(jié) 合（combination），體現(xiàn)出金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的研究前沿不再是單純在蛋白或基因水平研究生物被膜的形成機制和耐藥機理，而是側(cè)重于利用天然的或者人工合成的物質(zhì)（納米粒子、黃酮類化合物和抗菌劑）抑制金黃色葡萄球菌生物被膜的形成，降低耐藥性，從而達到有效預(yù)防和治療由可形成生物被膜的金黃色葡萄球菌引發(fā)的炎癥反應(yīng)。

圖7 金黃色葡萄球菌生物被膜研究的主要關(guān)鍵詞知識圖譜的一部分Fig.7 Part of the knowledge map of major keywords in Staphylococcus aureus biofilm research

表6 1995年－2015年間金黃色葡萄球菌生物被膜研究領(lǐng)域的高頻熱點詞匯Table 6 High－frequency keywords in Staphylococcus aureus biofilm research from 1995to 2015

續(xù)表6

圖8 關(guān)鍵詞adherence的引用歷史Fig.8 Citation history of keyword adherence

3 討論

本文根據(jù)Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的國際上有關(guān)金黃色葡萄球菌生物被膜研究的文獻，借助CitespaceⅢ繪制了該研究領(lǐng)域的科技文獻可視化知識圖譜，分析了主要研究國家、機構(gòu)和作者的合作圖譜、高被引期刊和文獻的共引圖譜以及關(guān)鍵詞的共現(xiàn)圖譜，得出如下結(jié)論：世界上金黃色葡萄球菌生物被膜的研究熱點時期從1995年一直延續(xù)至今，該領(lǐng)域的發(fā)文量自1995年至2014年急速上升，截止至2015年3月9日，Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫已經(jīng)收錄了89篇文獻；世界上研究金黃色葡萄球菌生物被膜的主要國家和機構(gòu)以及刊登該研究領(lǐng)域的主要期刊分布在北美洲和歐洲，大學在研究機構(gòu)中占據(jù)主力位置；金黃色葡萄球菌生物被膜的研究熱點大致歸類于生物被膜的形成機制和抑制藥物的研發(fā)兩個方面。該領(lǐng)域未來一段時間的研究方向?qū)?cè)重于阻礙生物被膜形成和促進已形成生物被膜瓦解的相關(guān)藥物研發(fā)，以降低金黃色葡萄球菌的毒力，提高該菌引發(fā)的各類感染疾病的治愈率。

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