《Frontiers in Microbiology》:Bibliometric analysis of research on spinal cord injury and the gut microbiota
目的:采用文献计量方法绘制脊髓损伤(SCI)与肠道微生物群研究的研究格局、知识基础、热点及新兴趋势。方法:从Web of Science核心合集(WoSCC)和Scopus检索2000年1月1日至2026年3月25日发表的关于SCI与肠道微生物群的英文原创论文和综述。使用VOSviewer、CiteSpace和Bibliometrix分析发表趋势、合作网络、共被引文献、期刊、作者和关键词演化。结果:共纳入4,857篇出版物,包括3,134篇原创论文和1,723篇综述。年产出量在2019年后显著增加。中国和美国是主要贡献者,首都医科大学和温州医科大学是产出最多的机构之一。核心期刊包括Spinal Cord、The Journal of Spinal Cord Medicine、Experimental Neurology和Journal of Neurotrauma。共被引和关键词分析表明,研究注意力从临床表型和并发症管理转向肠-脊髓轴、微生物群衍生代谢物、神经炎症、免疫调节、益生菌、短链脂肪酸和铁死亡。结论:SCI与肠道微生物群的研究已成为一个快速发展的跨学科领域。未来研究应加强因果推断、机制验证、多组学整合以及针对肠道微生物群干预的高质量临床转化。
1 引言
脊髓是中枢神经系统的重要组成部分,是神经信号双向传导、内脏稳态维持和躯体运动功能调节的关键枢纽(Sun et al., 2021)。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)是由创伤、缺血、退行性疾病等因素引起的脊髓结构和功能损伤,可导致损伤平面以下的感觉、运动和自主神经功能障碍。SCI常伴有多系统并发症,包括尿路感染、神经源性膀胱和压疮,临床特征为高致残率、长期康复以及巨大的社会和医疗负担(Elliott et al., 2025)。目前,SCI的临床管理主要基于手术减压、对症药物治疗、康复训练和细胞移植。尽管这些方法能在一定程度上延缓疾病进展并改善患者生活质量(Hu et al., 2023),但目前尚无明确的疗法能够逆转不可逆的脊髓神经元损伤并实现神经功能的完全恢复。因此,识别SCI病理进展中涉及的新型调控机制和潜在治疗靶点已成为神经科学和康复医学的关键科学挑战。
近年来,肠道微生物群与SCI之间的双向调控关系已成为神经科学、康复医学、微生物学和免疫学交叉领域的主要研究焦点(Hamilton et al., 2024)。人体胃肠道内数以万亿计的微生物构成了肠道微生物群,这是宿主最复杂的微生物生态系统。以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主的肠道微生物群在维持肠道屏障完整性、调节宿主免疫稳态和介导营养物质代谢中发挥着不可或缺的作用(Chen et al., 2021)。肠道微生物群的组成和丰度受多种因素影响,包括宿主遗传背景、饮食模式、创伤应激和药物干预。微生物稳态的破坏可能通过免疫、代谢和神经内分泌途径参与中枢神经系统的病理生理过程(Neurath et al., 2025; Mincic et al., 2024)。肠-脑轴(gut-brain axis)是介导中枢神经系统与肠道微生态环境双向通讯的核心通路,是肠道微生物群调节SCI后神经修复和继发性损伤进展的关键中介(Ohara and Hsiao, 2025)。同时,肠-脊髓轴(gut-spinal cord axis)的直接调控作用也日益受到关注,异常的微生物信号可能进一步加剧SCI后的神经炎症级联反应,破坏血-脊髓屏障,并促进神经元死亡(Morimoto et al., 2023)。现有证据表明,肠道微生物群通过多种途径参与SCI的发生、进展和修复全过程;通过益生菌、益生元和粪菌移植靶向调节肠道微生物群的组成和功能,已成为促进SCI后神经修复的有前景的治疗策略(Xie et al., 2025; Jamali et al., 2025)。
文献计量学(Bibliometrics)是一种定量、系统的研究方法,利用数学和统计学方法分析特定领域的文献。可视化技术可以揭示学科发展轨迹、合作网络、知识结构和研究热点,并已广泛应用于医学研究(Ninkov et al., 2022)。在过去26年中,SCI与肠道微生物群的研究增长迅速。然而,迄今为止,尚未有采用多数据库、多维文献计量方法对该领域全球研究格局、热点演变和新兴趋势进行系统评价。因此,本研究采用VOSviewer、CiteSpace和Bibliometrix,对2000年1月至2026年3月期间Web of Science核心合集(WoSCC)和Scopus数据库收录的相关出版物进行全面的文献计量分析。本研究旨在描绘发表趋势、国家和机构合作网络、核心作者和期刊分布、基于共被引的知识基础以及关键词热点的演变,从而为该领域的研究现状、发展模式和前沿动态提供全面概述,并为SCI相关神经修复的后续机制研究、靶点发现和临床转化提供科学参考。
2 材料与方法
2.1 数据来源
为确保研究数据的全面性、权威性和完整性,本研究选择了两个国际公认的核心学术数据库进行文献检索和收集:WoSCC和Scopus。WoSCC是学术出版和引文分析中应用最广泛的核心数据库之一,涵盖多学科的高质量同行评审期刊。其标准化的元数据和引文索引系统与主流文献计量分析软件高度兼容,常用于分析学术发展趋势、科学合作网络和研究热点(Birkle et al., 2020)。Scopus由Elsevier于2004年推出,是目前全球使用最广泛的综合性摘要和引文数据库之一,索引了大量高质量的跨学科学术出版物。它能有效弥补单一数据库覆盖范围的局限性,从而增强研究数据的广度和完整性(Baas et al., 2020)。本研究未纳入PubMed,主要原因是其书目记录缺乏标准化文献计量分析所需的多个关键元数据字段。与WoSCC不同,PubMed不提供标准化的引文计数、参考文献列表或其他引文链接信息。此外,PubMed使用独特的文献分类系统,并索引了大量临床试验相关记录,难以精确地将检索范围限制在原创研究论文和综述论文。此外,PubMed记录通常缺少作者机构隶属关系和国别等重要信息。主流文献计量分析工具目前针对WoSCC和Scopus的数据结构进行了优化,对PubMed格式的适应性较差。为避免因元数据不完整导致的不一致和偏倚,本研究仅纳入Scopus和WoSCC,两者均提供标准化的数据集,具有全面的覆盖范围和高度的文献计量分析软件兼容性。
所有文献检索程序均在同一天完成,以尽量减少数据库日常更新带来的检索偏倚,并确保数据一致性。检索时段为2000年1月1日至2026年3月25日。整个文献计量工作流程遵循系统综述和荟萃分析优先报告条目2020(PRISMA 2020)声明的数据提取和分析原则,完整的PRISMA 2020清单见补充附录S1。
纳入标准如下:(1)原创研究论文或综述论文;(2)英文出版物。排除标准如下:(1)非英文出版物;(2)预印本、会议论文、会议摘要、书籍章节、致编辑的信和撤回出版物;(3)与SCI和肠道微生物群相关调控机制无关的出版物。
2.2 检索策略与筛选流程
由两名研究人员(Renkun Huang和Guohua Jiang)独立进行两阶段筛选程序。首先,筛选标题和摘要,排除明显不符合纳入标准的出版物。随后,对剩余研究进行全文审查,确认其与研究主题的相关性。当两名审稿人意见不一致时,通过与第三位资深研究者(Xingyun Cai)讨论达成共识,并由其作出最终决定。完整检索策略见补充附录S2,文献筛选流程见图1。
图1 文献计量分析中文献筛选和数据处理流程图。
2.3 数据标准化
本研究使用VOSviewer提取纳入出版物的国家/地区和关键词。数据清洗后,利用“同义词文件”(thesaurus file)功能进行术语标准化,合并和修正术语。具体程序如下:
国家/地区名称标准化:采用国际公认的标准名称对国家/地区名称进行规范化。例如,“People’s Republic of China”标准化为“China”,“United States of America”标准化为“United States”,“England”标准化为“United Kingdom”。此外,明确界定了与主权国家相关的领土归属。例如,中国的台湾、香港特别行政区和澳门特别行政区均归入“China”,而苏格兰和威尔士归入“United Kingdom”,以确保地理信息的一致性和严谨性。
关键词标准化:同义关键词合并:具有相同核心含义的关键词进行统一。例如,spinal cord lesion和“SCI”合并为“SCI”,“intestinal microbiota”标准化为“gut microbiota”。变异表达标准化:书写形式不同但含义等同的关键词进行规范化。例如,“gut-brain axis”标准化为“gut brain axis”,“anti-bacterial agents”标准化为“anti-bacterial agent”。单复数形式标准化:复数名词形式转换为单数形式;例如,“animals”标准化为“animal”,“humans”标准化为“human”。
2.4 可视化工具与分析
使用多种专业软件工具对SCI与肠道微生物群领域进行文献计量分析和数据可视化。VOSviewer 1.6.20版用于构建国家/地区、研究机构、核心作者和学术期刊之间合作网络的可视化知识图谱,并生成关键词密度图、关键词共现网络和带有聚类分析的参考文献共被引网络。CiteSpace 6.4.R1版用于构建基于时间切片的时间网络模型,生成期刊双图叠加和参考文献共被引聚类的时间线视图,并检测关键词和高被引文献的突现强度。RStudio结合Bibliometrix 5.0包用于核心文献计量数据的统计分析、国际合作特征的计算,以及基于中心性-密度模型的关键词战略图和随时间变化的主题趋势演化图。Microsoft Office Excel 2019用于数据整理和清洗、核心指标汇总表的编制以及年度发表趋势图的绘制。
3 结果
3.1 年度发表趋势
本研究共纳入4,857篇与SCI和肠道微生物群相关的出版物,包括3,134篇原创论文和1,723篇综述。图2显示了2000年至2026年该领域的年度和累计发表趋势。总体而言,早期年度发表数量呈缓慢上升趋势,2019年后显著加速。年产出从2019年的221篇增加到2020年的276篇和2021年的376篇,随后保持在较高水平,2022年456篇,2023年415篇,2024年458篇,2025年达到峰值476篇。为避免对累计增长的过度解读,图2中的拟合曲线基于2000年至2025年的年度发表数量(而非累计发表数量)生成,与整体增长趋势拟合良好(R
2 = 0.945)。同期累计发表数量也稳步增长,表明SCI与肠道微生物群交叉领域的研究在过去二十年中持续发展。
图2 脊髓损伤与肠道微生物群研究的年度发表数量和累计发表趋势。蓝色线表示年度发表数量,黄色柱状图表示累计发表数量,红色虚线表示基于2000年至2025年年度发表数量使用二次模型(R
2 = 0.945)的拟合趋势。2026年数据为部分年份数据,因为检索于2026年3月25日进行;因此,2026年数据点单独标记,未与年度发表线连接,并排除在拟合趋势之外。
3.2 国家和机构分布
2000年至2026年,共有82个国家开展了SCI与肠道微生物群的研究。研究产出的地理分布(图3A)显示出明显的区域聚集性,亚洲、北美和欧洲是该领域的主要研究中心。
图3 脊髓损伤与肠道微生物群研究中国家和机构参与情况的可视化。(A)VOSviewer结合Scimago Graphica生成的全球研究产出地理分布图;颜色强度表示发表数量。(B)VOSviewer生成的国家合作网络。节点代表国家,节点大小与发表数量正相关,连线粗细表示合作强度。(C)VOSviewer生成的机构合作网络。节点代表研究机构;节点大小与发表数量成正比;连线表示合作关系;连线粗细反映合作强度。
前10个国家的独立和合作发表产出见表1。中国以1,303篇出版物位居全球第一,占总产出的26.8%,显著超过所有其他国家。这一优势可能与中国庞大的人口基数和大量SCI患者群体有关,不断增长的临床需求有力地推动了该领域的基础研究和科学产出。美国以1,243篇出版物(25.6%)排名第二,其次是加拿大(180篇,3.7%)、英国(176篇,3.6%)和意大利(172篇,3.5%)。这五个国家合计占总研究产出的63%以上,是该领域发展的主要驱动力。
表1 按发表产出和独立或合作出版物排名的前10个国家。
国际合作网络(图3B)显示,已建立了广泛的全球学术合作网络。在图中,节点代表国家,节点大小与发表数量成正比,连线粗细反映国家间的合作强度。其中,中国和美国合作最为密切,共同构成了该领域国际合作的核心枢纽。
VOSviewer分析显示,5,035个机构在SCI与肠道微生物群领域发表了出版物。按发表产出排名的前10个机构见表2。首都医科大学以261篇出版物位居第一,突显了其在SCI与肠道微生态交叉领域的突出研究实力。其次是温州医科大学(215篇)、不列颠哥伦比亚大学(208篇)、加州大学(173篇)和中山大学(170篇),它们共同构成了该领域的核心机构研究力量。
表2 按发表产出排名的前10个研究机构。
机构合作网络(图3C)表明,中国大学已形成紧密联系的学术合作框架,首都医科大学、温州医科大学、中山大学和四川大学在国内合作中占据中心地位。国际学术合作主要集中在中国领先大学与海外知名机构之间。代表性例子包括中国主要大学与不列颠哥伦比亚大学和加州大学系统之间的密切合作,以及美国退伍军人事务部、退伍军人健康管理局、哈佛医学院和西北大学之间形成的成熟合作网络。
3.3 作者分布与合作网络
2000年至2026年,共有23,729名学者参与了SCI与肠道微生物群的研究,形成了涉及多位核心作者和来自不同国家及地区学者的合作研究格局。表3列出了该领域最多产的作者。Evans, Charlesnika T以50篇出版物位居第一,是该领域最多产的作者。Burns, Stephen P以29篇排名第二,Popovich, Phillip G以28篇紧随其后。Esposito, Emanuela、Weaver, Frances M、Cuzzocrea, Salvatore和Fehlings, Michael G分别发表了24、23、21和20篇论文,显示出相对稳定的研究产出。在这些作者中,Popovich, Phillip G的数据集内被引次数最高,达到2,156次。Cuzzocrea, Salvatore、Esposito, Emanuela和Fehlings, Michael G的数据集内被引次数也较高,分别为1,403、1,332和1,220次,表明他们的研究成果在该领域具有相对较强的学术影响力。
表3 最多产作者及其数据集内被引次数。
在作者合作网络(图4A)中,节点大小与发表数量成正比,连线表示学者之间的合作关系。作者合作的时间演化图(图4B)进一步说明了该领域合作模式的演变,节点颜色从蓝色逐渐过渡到黄色,代表从早期到近期的合作时间。可视化显示了几组相对稳定的作者合作群体。以Evans, Charlesnika T、Burns, Stephen P、Weaver, Frances M和Suda, Katie J为中心的群体显示出密切的合作关系,是该领域一个重要的作者聚类。涉及Esposito, Emanuela、Bramanti, Placido、Cuzzocrea, Salvatore及相关作者的群体形成了另一个可见的合作聚类。此外,中国作者如Li, Jianjun、Gao, Feng、Jing, Yingli、Yu, Yan及其合作者最近显示出更多的合作活动,反映了中国在该领域日益增长的研究贡献。总体而言,尽管几位核心作者之间已建立了合作联系,但不同聚类之间的联系仍然相对有限,一些高产出或高被引作者位于网络边缘。这些发现表明,该领域的合作仍主要集中于特定研究组或区域网络,需要进一步加强跨团队和跨区域的深度合作。
图4 脊髓损伤与肠道微生物群研究中的作者合作网络。(A)使用VOSviewer构建的作者合作网络。节点代表贡献学者,节点大小与发表数量正相关,连线表示学者之间的合作关系;连线粗细反映合作强度;不同颜色表示不同的合作聚类。(B)VOSviewer生成的作者合作时间演化图。节点代表学者,节点颜色从蓝色逐渐过渡到黄色,黄色越深表示合作时间越晚。
3.4 期刊分析
该领域的研究出现在1,462种期刊上,主要涵盖神经科学、康复医学、微生物学、临床医学及相关学科领域的领先期刊。表4列出了按发表产出排名的前10种期刊。Spinal Cord以163篇出版物位居第一,是该领域的主要发表平台,其次是The Journal of Spinal Cord Medicine(113篇)。Experimental Neurology(80篇)、Journal of Neurotrauma(76篇)、Neural Regeneration Research(73篇)和International Journal of Molecular Sciences(72篇)分别排名第三至第六。这10种期刊共发表740篇文章,占总产出的15.2%,构成了该领域的核心期刊集群。
表4 按发表产出排名的前10种期刊。
关于期刊影响力,前10种期刊中有7种属于JCR Q1区期刊。其中,Neural Regeneration Research的影响因子最高(6.7),主要发表神经再生和SCI修复方面的跨学科研究。Frontiers in Immunology(IF = 5.9)、International Journal of Molecular Sciences(IF = 4.9)和Molecular Neurobiology(IF = 4.3)等期刊也显示出显著的学术影响力,进一步凸显了该领域核心期刊的学术权威性。
期刊共现网络图(图5A)显示,该领域已形成多个主要主题聚类。以Spinal Cord和The Journal of Spinal Cord Medicine为中心的绿色聚类,主要发表SCI临床管理和康复方面的研究。以Experimental Neurology和Journal of Neurotrauma为中心的红色聚类,涵盖神经损伤和神经再生的病理机制基础研究。以Frontiers in Immunology和International Journal of Molecular Sciences为中心的分支聚类,侧重于涉及肠道微生物群免疫调节、分子机制和SCI的跨学科研究。
图5 脊髓损伤与肠道微生物群研究中的期刊共现和学科分布。(A)使用VOSviewer构建的期刊共现网络。节点代表期刊,节点大小与期刊发表产出正相关,连线表示期刊之间主题关联的程度。(B)CiteSpace生成的期刊双图叠加。左侧显示施引期刊的学科聚类,代表研究前沿;右侧显示被引期刊的学科聚类,代表知识基础。不同颜色表示不同的学科,线条表示跨学科的引文流动。
期刊双图叠加(图5B)显示,该领域的研究前沿主要集中在分子生物学、免疫学、临床医学和康复医学等应用学科,而知识基础来源于分子生物学、遗传学、系统科学、物理学和材料科学等基础学科。核心引文路径表明,基础学科为SCI与肠道微生态交叉领域的应用研究提供了重要支持;然而,临床康复学科与基础研究前沿之间的联系仍需进一步加强。本研究纳入文献的多学科性质进一步支持了这一结论。
3.5 共被引分析
本研究使用VOSviewer对纳入的4,857篇出版物进行了共被引分析,以识别SCI与肠道微生物群领域具有高影响力的文献,从而为解释研究热点和发展趋势提供依据。值得注意的是,本节和表5中报告的引文次数是指从4,857篇纳入出版物中生成的数据集内被引次数或共被引次数,而非来自Web of Science、Scopus或其他引文数据库的全局引文次数。表5列出了纳入数据集中被引次数最高的前10篇出版物,包括8篇原创研究和2篇综述。
表5 纳入数据集中被引次数最高的前10篇出版物。
Kigerl KA等人于2016年发表在The Journal of Experimental Medicine上的研究,以105次数据集内被引/共被引排名第一。该研究首次证明肠道微生物群失调可显著损害SCI后的神经功能恢复,是将肠道微生态与SCI研究联系起来并建立该领域核心理论基础的里程碑式出版物。Basso DM等人于1995年发表在Journal of Neurotrauma上的研究,以101次数据集内被引/共被引排名第二,其次是McDonald和Sadowsky于2002年发表在Lancet上的综述(79次数据集内被引/共被引)。前者建立了SCI大鼠开放场运动评估的金标准Basso量表,为该领域的动物研究提供了标准化的评估体系。后者系统总结了SCI的病理机制、临床诊断治疗和研究进展,是该领域的经典开创性综述。值得注意的是,Kigerl团队2016年的研究首次提供了支持肠道微生物群参与SCI修复的关键实验证据,将“肠-脊髓轴的双向调控”和“微生物群-免疫-神经修复机制”确定为核心研究热点,并进一步表明“靶向肠道微生物群干预”将成为SCI修复转化研究的重要新方向。
VOSviewer用于构建高被引文献的共被引网络(图6A)。在网络中,节点大小与数据集内被引/共被引频率正相关,连线强度反映文献之间的共被引程度。基于共被引关系,网络被划分为多个聚类。以“Basso DM, 1995, Journal of Neurotrauma”和“McDonald and Sadowsky, 2002, Lancet”为中心的红色聚类,反映了SCI基础评估系统和病理机制核心研究的集中。以Kigerl KA(2016, 2018)、Gungor B(2016)和Zhang C(2018)等一系列研究为基础的绿色聚类,代表了专注于肠道微生物群与SCI交叉领域的持续学术轨迹,构成了该领域的新兴核心研究聚类。蓝色聚类包括Beck KD(2010, Brain)和Orr MB(2018, Neurotherapeutics)的研究,揭示了以SCI后炎症反应和瘢痕修复机制为中心的广泛关系网络。
图6 脊髓损伤与肠道微生物群文献的共被引和突现分析。(A)使用VOSviewer构建的文献共被引网络。节点代表单篇出版物,节点大小与引文频率正相关,连线表示出版物之间的共被引关系,不同颜色表示不同的共被引聚类。(B)CiteSpace生成的文献共被引聚类时间线视图。横轴代表时间;节点代表出版物,节点大小与引文频率成正比;不同颜色对应不同的聚类主题;垂直排列清晰地展示了每个研究聚类的时间演化。(C)2000年至2026年突现强度最强的25篇参考文献。红色线段表示每篇参考文献出现引文突现的时间区间,“Strength”列中的数值代表突现强度,反映了每篇参考文献在相应时期对该领域发展的引领作用。
进一步使用CiteSpace进行共被引聚类分析和突现检测。聚类时间线图(图6B)显示,共被引网络可划分为几个核心聚类。节点沿水平时间线分布,对应参考文献的引文时间点,节点大小与数据集内共被引频率正相关,清晰展示了研究主题的时间演化。1995年至2010年间,研究热点集中在临床基础和并发症管理,包括“自主神经反射异常”(#14)和“尿路感染”(#18)。2010年至2016年间,与病理机制相关的核心主题,如“双向炎症机制”(#2)和“b信号通路”(#1),逐渐成为研究焦点。自2016年以来,与“肠道微生物群”(#0)相关的主题日益突出,并成为该领域最核心的热点,反映了该领域正快速向神经科学、康复医学和微生物学整合的跨学科方向转变。
突现检测分析(图6C)识别出按突现强度排序的前25篇参考文献,核心参考文献的突现强度均超过4.4。突现强度反映了特定时期内纳入数据集中引文突然增加的强度,不应解释为全局引文计数。Kigerl KA 2016年在The Journal of Experimental Medicine上的研究在2018-2021年期间表现出最高的突现强度(15.66)。该研究聚焦于肠道微生物群失调影响SCI后修复的调控机制,是推动该跨学科领域爆发式增长的基础性研究。Gungor B 2016年发表在PLoS One上的研究报告突现强度为12.65,并在2021年之前保持活跃。Zhang C 2018年发表在Journal of Translational Medicine上的论文突现强度为10.47,并在2023年之前保持活跃。Jing YL团队2021年发表在Microbiome上的研究突现强度为10.01,并持续到2026年。这些研究聚焦于肠道微生物群与SCI之间的双向调控机制以及临床人群特征,有力地证实了聚类时间线揭示的趋势,并确认肠道微生物群相关研究构成了该领域当前和未来的核心前沿。
3.6 关键词与主题术语分析
3.6.1 关键词分析
关键词是识别研究论文核心主题的关键。通过分析关键词频率共现关系和时间演化,可以准确识别特定领域的研究热点和发展趋势。本研究使用VOSviewer构建和可视化关键词共现网络,同时使用Bibliometrix生成主题战略图并分析关键词的时间演化。表6中报告的关键词出现次数和总链接强度是基于纳入的4,857篇出版物的网络文献计量指标。具体而言,出现次数表示关键词在纳入数据集中的频率,而总链接强度反映关键词在VOSviewer网络中共现关系的强度。这些值不应解释为引文计数。
表6 关键词共现网络中的前20个关键词和总链接强度。
关键词密度图(图7A)显示,“SCI”是该领域的核心主题。围绕它,诸如“gut microbiota”、“human”、“nonhuman”和“neuroinflammation”等关键词形成了密集的聚类,清晰反映了研究重点的分布。高频关键词排名(表6)显示,“SCI”排名第一,在关键词共现网络中出现4,198次,总链接强度为73,237,始终保持着该领域的核心主题地位。诸如“human”、“gut microbiota”、“nonhuman”和“short-chain fatty acids”等关键词各出现2,000次以上,分别排名第二至第五,突显了临床和基础研究的均衡关注,以及以肠道微生物群相关机制为核心研究焦点的高度关注。此外,诸如“gut-brain axis”、“neuroinflammation”、“probiotics”、“ferroptosis”和“metabolism”等关键词各出现1,000次以上,进一步表明SCI后炎症调节、肠-神经轴相互作用和继发性损伤机制是该领域的关键研究方向。然而,这些高频关键词反映了研究关注度和主题集中度,而非机制重要性、因果性或临床疗效的直接证据。
图7 脊髓损伤与肠道微生物群研究中的关键词共现分析。(A)VOSviewer生成的关键词密度热图。从蓝色到红色的颜色渐变表示关键词频率增加,字体大小与关键词出现次数正相关。(B)VOSviewer生成的关键词聚类网络。节点代表关键词;节点大小与关键词出现频率成正比;连线表示关键词之间的共现关系;不同颜色表示不同的研究主题聚类。
关键词共现网络(图7B)形成了三个紧密相连的研究聚类。红色聚类以“nonhuman”和“probiotics”为中心,与“inflammation”和“microglia”相关联,侧重于SCI后炎症和免疫反应相关的分子机制。绿色聚类以“SCI”为中心,与“human”、“complications”和“urinary tract infection”相连,对应于损伤后临床特征和并发症管理的研究。蓝色聚类围绕“neuroinflammation”和“animal”,与“gut-brain axis”和“metabolism”相连,主要关注SCI动物模型和肠-神经轴的调控机制。这三个聚类共同描绘了从损伤模型构建、病理机制阐明到临床转化的研究路径。
3.6.2 主题术语分析
基于关键词共现分析,进一步使用Bibliometrix生成主题战略图并分析时间主题演化,从而系统揭示SCI与肠道微生物群领域研究主题的整体结构、动态特征和演化模式。
基于中心性-密度模型的主题战略图(图8A)揭示了该领域的研究结构、动态特征和发展潜力。在基础主题象限中,诸如“gut-brain axis”、“rehabilitation”和“infection”等主题显示出高中心性,反映了该领域长期以来对损伤后基础病理学和临床康复的核心关注。在驱动主题象限中,诸如“inflammation”、“neuroinflammation”和“neuroprotection”等主题表现出高中心性和快速发展,表明损伤后炎症机制和神经保护策略的研究目前高度活跃。在利基主题象限中,诸如“regenerative medicine”、“stem cells”和“mesenchymal stem cells”等主题显示出高密度但低中心性,表明该领域已进入特定机制的深入探索阶段,此类主题可能成为未来的增长点。在新兴或衰退主题象限中,包括诸如“urinary tract infection”和“neurogenic bladder”等主题,对应于SCI特定并发症的专门研究,可能代表着值得进一步探索的潜在新兴方向。
图8 脊髓损伤与肠道微生物群研究关键词的战略主题和演化趋势分析。(A)战略主题图。横轴代表主题中心性,反映主题在该领域的相关程度和整体影响力;纵轴代表主题密度,反映主题的发展成熟度。四个象限分别对应驱动主题(右上)、基础主题(右下)、利基主题(左上)和新兴或衰退主题(左下)。(B)主题演化趋势图,显示了2001年至2025年各主题的时间分布和研究强度变化。节点大小代表关键词出现的总频率,水平线段的长度对应该主题的研究活跃持续时间。
随时间的主题趋势分析(图8B)识别了不同时期的研究热点,并清晰反映了该领域研究前沿的演化。2001-2010年间,“baclofen”、“catheterization”和“functional electrical stimulation”成为早期热点,为SCI相关并发症的对症治疗和基础管理奠定了基础。自2010年以来,“rehabilitation”、“traditional Chinese medicine”和“complications”等主题持续出现,突显了对损伤后康复干预和全程管理的深入探索。自2018年以来,“photobiomodulation”、“flavonoids”、“ferroptosis”、“gut microbiota”和“gut-brain axis”呈现出爆发式增长,成为该领域的核心前沿方向。这些发现表明,研究焦点逐渐从早期的病理表型描述和对症管理转向对潜在机制的调查和靶向干预策略的开发。未来发展可能朝着分子机制的深入解读和多技术综合应用的方向迈进。
4 讨论
使用CiteSpace、VOSviewer和Bibliometrix,本研究对2000年1月至2026年3月期间WoSCC和Scopus数据库收录的4,857篇与SCI和肠道微生物群相关的出版物进行了系统的文献计量分析。通过对发表趋势、国家、机构和作者的合作网络、期刊分布特征、共被引网络和关键词演化模式的可视化多维分析,本研究全面揭示了该领域过去26年的全球研究格局、知识结构和热点演化。总体而言,SCI与肠道微生物群之间的双向调控研究已成为神经科学、康复医学和微生物学交叉领域的一个重要跨学科方向,研究焦点逐渐从早期的描述性相关性研究转向机制探索和临床转化。
然而,在评估发表产出与国际影响力之间的关系时,应批判性地解读文献计量学发现。尽管中国在发表数量上排名第一,贡献了所有出版物的26.8%,但应谨慎解读这一发现,而非将其视为主导国际影响力的证据。如表1所示,中国的多国合作出版物比例非常低(MCP = 11,MCP% = 0.8%),表明绝大多数出版物是通过国内合作完成的。相比之下,英国(MCP% = 8.5%)和加拿大(MCP% = 5.0%)等国家尽管发表数量较少,但表现出显著更高的国际合作水平。这种差异表明,发表数量和国际合作并非必然同步发展。
图3A和3B所示的合作网络进一步支持了这一观察。尽管中国和美国是两大贡献者,占据了合作网络中最大的节点,但国际合作集中在相对有限的国家之间。特别是,美国与欧洲、加拿大和澳大利亚保持着更广泛的合作联系,而中国的合作似乎更具区域集中性。因此,中国领先的发表数量可能部分反映了强劲的国内研究活动和国家对SCI和肠道微生物群研究的持续投入。然而,它也可能表明国际整合相对有限。
在机构层面也观察到类似模式(图3C)。高产的中国机构,包括首都医科大学和温州医科大学,形成了相对本地化的合作集群,而美国的机构,如退伍军人健康管理局、华盛顿大学和西北大学,在国际机构合作网络中占据更中心的位置。这些发现表明,未来的研究不仅应强调发表数量,还应加强多中心国际合作、数据共享和标准化临床研究,以提高该领域的全球影响力和转化价值。
4.1 高被引文献与引文突现趋势分析
高被引文献和引文突现的分析有助于阐明一个领域的知识基础并描绘其发展轨迹。本研究的共被引分析显示,Kigerl KA等人于2016年发表在The Journal of Experimental Medicine上的研究,以105次总被引次数排名第一,并在2018-2021年期间表现出最高的引文突现强度(15.66),是该领域的里程碑式基础研究(Kigerl et al., 2016)。该研究首次系统证明了肠道微生物群失调对SCI后神经功能恢复的不利影响,初步建立了“肠-脊髓轴”双向调控的理论框架,并提示微生物群-免疫-神经修复轴是SCI病理进展中的重要调控通路。同时,Basso等人(1995)建立的运动功能评估体系和McDonald和Sadowsky(2002)发表的经典综述共同构成了该领域的重要方法论和理论基础。此外,Gungor、Zhang、Jing及其同事的一系列研究进一步丰富了对肠道微生物群与SCI之间双向调控的理解(Gungor et al., 2016; Zhang et al., 2018; Jing et al., 2019),逐渐形成了一个稳定的核心知识体系。
共被引聚类时间线和引文突现分析进一步表明,该领域的研究热点呈现出明显的阶段性演化特征。1995-2010年间,研究集中于SCI运动功能评估体系的建立和尿路感染等并发症的管理,属于临床和基础积累阶段。2010-2016年间,研究焦点逐渐转向损伤后炎症反应和神经损伤相关信号通路等核心病理机制,为后续的跨学科研究奠定了坚实的机制基础。自2016年以来,肠道微生物群相关主题已成为该领域最活跃的研究方向,相关文献的引文突现强度持续上升,研究势头持续到2026年,表明肠道微生物群与SCI的跨学科研究已成为该领域的核心前沿。
尽管当前研究已初步建立了“肠-脊髓轴”的理论框架,但仍有许多重要的科学问题尚未解决。首先,肠道微生物群失调与SCI病理进展之间的因果关系尚未完全阐明。现有研究仍以相关性分析为主,难以确定特定的微生物改变是驱动了病理进展,还是仅仅是损伤后的继发性改变。其次,肠道微生物群调控SCI的多通路交互机制需要进一步深入探讨。大多数现有研究集中于单一通路,对免疫、代谢和神经内分泌通路之间的协同相互作用以及不同损伤阶段和合并症状态下的机制异质性关注不足。第三,基础研究向临床实践的转化仍存在重大障碍。尽管益生菌和粪菌移植等干预措施在动物实验中显示出一定的治疗效果,但其在临床环境中的定植稳定性、个体间反应变异性和长期安全性仍需通过大样本、高质量的临床研究进一步验证。
4.2 基于关键词的研究热点与趋势
关键词战略图进一步反映了不同研究主题的发展阶段和未来潜力。位于驱动主题象限的“inflammation”、“neuroinflammation”和“neuroprotection”,具有高中心性和高密度,代表了当前该领域最活跃和最具影响力的热点。位于基础主题象限的“gut-brain axis”、“rehabilitation”和“infection”,具有高中心性和低密度,构成了支撑该领域持续发展的核心方向。位于利基主题象限的“regenerative medicine”、“stem cells”和“