骨关节炎与肠道菌群：一项计量学分析

Osteoarthritis and Gut Microbiota: A Bibliometric Analysis

摘要: 背景：骨关节炎与肠道菌群之间存在一定的关联，但目前尚未从计量学角度对二者的关系进行深入分析。本研究旨在通过计量学分析方法，揭示骨关节炎与肠道菌群之间的关系及其研究进展。方法：本研究利用Web of Science Core Collection (WOSCC)数据库收集数据，采用检索词“((TS = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND TI = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND AB = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)”，检索截至2025年5月31日的所有相关文献。最终共检索到29,673条结果，并借助VOSviewer软件进行分析。结果：该领域的发文量呈逐年上升趋势。发文量排名前五的作者分别为Hunter DJ、Guermazi A、Felson DT、Nevitt MC和Bennell KL。研究主要集中在欧美国家。通过关键词分析发现，肠道菌群与骨关节炎之间的研究仍处于新兴阶段，尚未得到广泛开展。结论：研究表明，肠道菌群与骨关节炎之间存在一定的联系，且该领域具有巨大的研究潜力，值得进一步深入探索。

Abstract: Background: A link exists between osteoarthritis and gut microbiota, yet their relationship lacks in-depth bibliometric analysis. This study aims to explore this relationship and research progress using bibliometric methods. Methods: Data was collected from the Web of Science Core Collection (WOSCC) database with the search query “((TS = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND TI = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND AB = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’),” up to May 31, 2025. A total of 29,673 results were retrieved and analyzed via VOSviewer software. Results: The number of publications in this field shows an annual upward trend. The top five authors by publication volume are Hunter DJ, Guermazi A, Felson DT, Nevitt MC, and Bennell KL. Research mainly focuses on Europe and America. Through keyword analysis, it was found that research on the relationship between the gut microbiota and osteoarthritis is still in its emerging stage and has not yet been widely carried out. Conclusion: The study indicates that there is a certain connection between the gut microbiota and osteoarthritis, and this field holds great research potential, deserving further in-depth exploration.

1. 引言

骨关节炎是一种累及整个关节的疾病，其病理变化涉及关节软骨、软骨下骨、韧带、关节囊、滑膜以及关节周围肌肉等多部位的结构改变[1]，在病理上常表现为关节软骨破坏，软骨下骨质增生和新骨生成，在影像学上常表现为关节间隙变窄，软骨下硬化和骨赘形成[2]，其病因复杂，既包括遗传、饮食、雌激素使用和骨密度等系统性因素，也涉及肌肉无力、肥胖和关节松弛等局部生物力学因素[3]。其中，免疫系统参与骨关节炎的发展过程，是该疾病的重要发病机制之一[4]。最近研究表明，先天性免疫反应和适应性免疫反应的不协调，可能导致肥胖相关的骨性关节炎的发生与发展[5]。巨噬细胞的极化和巨噬细胞产生的介质与骨性关节的滑膜炎症和破坏性反应有关[5]。巨噬细胞的极化以及巨噬细胞产生的介质已被广泛研究，并与骨关节炎滑膜和软骨中的炎症反应和破坏性反应密切相关。疼痛是骨关节炎的主要症状，也是影响治疗决策的关键因素[6]。对患者生活质量造成重大影响，对于全球老年人而言，骨关节炎是导致行动不便的主要原因之一[2]。

肠道是人体与外界接触面积最大的器官，不仅参与大部分消化功能，还承担着传递信息和调节代谢等多种重要功能[7]，由于其独特的结构，人类肠道进化出了由肠道黏膜免疫系统维持的区域特异性免疫[8]。肠道菌群对于维持肠道免疫系统的稳定起着重要作用，菌群的改变能够改变肠道免疫系统，并且能够促进或干扰某些疾病的发展[9]。肠道中的病毒和真菌也能参与构建区域肠道免疫系统，并推动疾病发展。此外，病原体(包括病毒和真菌)与肠道菌群失调或异常定植相关，可引发中枢神经系统、胃肠道和代谢性疾病等[10]-[12]。肠道菌群紊乱会影响肠道免疫系统，进而导致疾病发生，而骨关节炎的发生也与免疫系统参与有关，二者之间似乎存在一定的关联。

文献计量学分析是一种通过定量和定性分析来研究某领域研究领域现状的方法[13]。它通过统计方法和数学对所有知识进行定量分析[14]从而揭示该领域的发展[15] [16]与研究趋势和热点[17]。本文旨在通过文献计量学分析和可视化手段，探讨肠道菌群与骨关节炎之间的研究进展、趋势和热点问题。

2. 材料和方法

2.1. 数据采集

使用Web of Science (WoS, Clarivate Analytics, USA)，这是获取全球学术信息的最全面的数据库平台之一[18]。我们使用WoS Core Collection (WoSCC)数据库，于2025年5月31日通过检索式“((TS = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND TI = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)) AND AB = (osteoarthritis OR ‘Intestinal Flora’)”检索1990年至今的所有文献，以避免每日的更新。共检索出32,563篇文献。根据WoS Core Collection的Document Types中的选项，只选择保留论文(Article)，并将2890份无效记录被排除在外，包括会议录论文(Proceeding Paper)、综述论文(Review Article)，更正(Correction)、会议摘要(Conference Abstract)、信函(Letter)和撤回出版物(Retraction)等。最终，获得了29,673份有效文件作为最终数据集，并以纯文本文件的格式下载并导出检索到的包括作者，国籍，摘要，期刊名等所有结果进行分析。所有的文件均以文本文件的格式保存，并导入到Microsoft Excel等待进一步分析。此过程由两位实验员独立完成，并进行两次输入，以确保数据的准确性。

2.2. 文献计量学分析

将之前从WOS检索到结果按作者，国籍，摘要，期刊名称等数据进行分析。使用Microsoft Excel进行记录。利用GraphPad Prism进行数据分析和作图，并导出图表进行分析。

2.3. 数据可视化分析

VOSviewer是由van Eck和Walterman教授[19]开发的一个文献计量软件，能够从大量的出版物中提取重要参数，构建和可视化合著、共引和共现网络[20]。我们使用VOSviewer将收集到的文本文件进行分析，通过“共现分析”和“耦合分析”生成相应图表。并使用Pajek和Scimago graphica对图表进行了优化，并导出图表进行分析。

3. 结果

3.1. 计量学分析

3.1.1. 全球每年的出版物数量

Figure 1. The annual number of publications worldwide

图1. 全球每年的出版物数量

从图1可以看出对于骨关节炎和肠道菌群的研究大致分为两个阶段：平稳增长阶段(2001~2012年)，快速增长阶段(2012~2022年)。其中，发表文章最多的年份是2024年，共发表了3006篇文章，占总发文量的10.13%。研究方向的发文量总体呈上升趋势，虽近几年有所减缓但仍在整体上升。

3.1.2. 作者发文量分析

如图2所示，根据发文数量，发文量排名前十的作者分别是：Hunter DJ，Guermazi A，Felson DT，Zhang Y，Wang Y，Bennell KL，Nevitt MC，Kloppenburg M，Li J，Liu Y。其中，Hunter DJ是这个方向发文量最多的作者，共发表了345篇文章。其次是Guermazi A，发表了292篇文章。第三位Felson DT，共发表了250篇相关文章。

Figure 2. Number of publications by the author

图2. 作者发文量

3.1.3. 全球期刊发文量分析

发文最多的机构是UNIVERSITY OF CALIFORNIA SYSTEM，累计发表了839篇文章，约占全球发文量的2.83%。紧随其后的是HARVARD UNIVERSITY，累计发文量是773篇，约占2.61%。第三第四分别为BOSTON UNIVERSITY和HARVARD UNIVERSITY MEDICAL AFFILIATES，发文量分别是766篇和703篇，分别约占全球发文量的2.58%和2.37%。最后，发文量排第五位的是UNIVERSITY OF CALIFORNIA SAN FRANCISCO，发表了531篇文章，约占1.79%，如图3所示。

Figure 3. The number of global journal publications

图3. 全球期刊发文量

3.1.4. 区域出版量分析

根据图4可知，中国是中国该方向全球发文量第一的国家，累计发表7620篇文章，占全球发文量的25.68%，其次是美国共发表7054篇文章，约占23.77%，与中国一起约占全球发文量的一半。第三、第四、第五分别为：英国2357篇，约7.94%；澳大利亚1820篇，约6.13%；日本1760篇，约5.93%。

Figure 4. Regional publication volume

图4. 区域出版量

Figure 5. The publication volume of global research fields

图5. 全球研究方向的发文量

3.1.5. 全球研究方向的发文量分析

相关文献的研究方向共117个条目，图5所展示的是出现次数前二十的研究方向，Orthopedics为出现次数最多的方向，为7864篇文章，约占发文量的26.5%，为最热的研究方向，紧跟着的是Rheumatology，7375篇，约占24.85%。然后是General Internal Medicine，2214篇文章，约7.46%。Surgery 2063篇，约6.95%。以及Sport Sciences，1949篇，约6.57%。

3.2. 全球耦合可视化分析

3.2.1. 作者耦合分析

对发文作者进行耦合分析，结果见图6。该研究方向共106,679位作者参与，其中492位作者发表了20篇及以上文章，保留这些作者用于分析。图中圆点越大、颜色越深，表明相关研究越多。结果表明，Hunter DJ、Guermazi A和Bennell KL的团队在该领域系统研究较多。此分析有助于新研究者了解领域权威，把握研究动态；为学术机构识别合作伙伴、构建跨学科团队、促进学术交流和知识共享提供依据。VOSviewer的可视化则有助于理解学术生态和研究趋势。

Figure 6. Authorship coupling analysis

图6. 作者耦合分析

3.2.2. 区域耦合分析

如图7所示，对于骨性关节炎和肠道菌群的研究主要以北美，中国，以及欧洲国家为主。这三者之间的合作与交流非常紧密。美国在国际合作中起领导作用，与欧洲等国家有着紧密的合作，与全球各国家之间也有着合作。

3.2.3. 机构耦合分析

使用VOSviewer对发文机构进行分析，分析结果如图8所示，不同颜色圆圈表示聚类，反映合作模式与研究相似性。节点大小代表发文量，连线表示合作关系，其粗细和数量体现合作紧密程度。BOSTON UNIVERSITY对于该方面的研究有着重大的贡献。并且与其它机构有着广泛而深远的合作与交流。发文量占全球发文量的2.77%。仅次于BOSTON UNIVERSITY是UNIVERSITY OF CALIFORNIA SAN FRANCISCO，发文量是505篇，占全球发文量的1.95%。国内上海交通大学、浙江大学等在肠道菌群与膝骨关节炎研究中发挥关键作用，彰显中国在该领域的创新潜力。

Figure 7. Regional coupling analysis

图7. 区域耦合分析

Figure 8. Institutional coupling analysis

图8. 机构耦合分析

3.3. 全球共现可视化分析

研究方向

对收集到的所有文献的热点进行计量学分析，并使用VOSviewer进行可视化，生成图9。该研究方向的热点问题可分为四个主要部分。图中圆点的大小代表该热点词在既往研究中出现的次数，圆点越大，出现的次数越多。圆点之间的连线表示它所连接的热点在同一篇文章中共现的次数。颜色越亮，线段越粗，则其共现的次数越多。说明两个热点词之间的关系越强。我们在软件中分析得出，肠道菌群和骨性关节炎这两个关键词在以往的研究中共现较少。

Figure 9. Research direction coupling analysis

图9. 研究方向耦合分析

Figure 10. Research directions over time

图10. 研究方向随时间进展

随后，我们对该研究方向热点的演变进行分析，如图10所示，随着时间的变化，节点的颜色逐渐变化(紫–蓝–绿–黄)，紫色为最早的研究热点，黄色为最新的研究热点。同时，如图10所示，左下方为紫色热点集中区域，右上方为黄色热点集中区域，由左下到右上为热点随时间逐步演变的过程。从图中我们可以看到，肠道菌群是最近几年才出现的研究热点，说明肠道菌群与骨关节炎之间的研究有着很大的研究潜力。

4. 讨论

这项研究从骨关节炎和肠道菌群的角度通过文献计量学的方法研究他们之间的联系与研究现状。我们分析了从WoSCC收集到的229,673份文献。并且，发现该方向的发文量一直处于增长的状态。有许多国家都参与到了这项研究之中，其中USA，CHINA，ENGLAND，AUSTRALIA，JAPAN是主要的发文国家。并且，国际间的研究主要是在几个国家之间进行的。发文量最多的作者是Hunter DJ。发文最多的机构是UNIVERSITY OF CALIFORNIA SYSTE其次是BOSTON UNIVERSITY和HARVARD UNIVERSITY，由此可以看出发文量主要以美国的机构为主。

关键词分析可知，既往研究的关键词主要分为四个大类，而肠道菌群为近几年出现在该研究方向的热点，骨关节炎与肠道菌群之间的关系是一个比较有潜力的研究方向循证医学研究表明，肠道菌群在骨性关节炎的发病机制中起着重要的作用[21]。一项对于膝关节骨关节炎大鼠的研究表明，艾灸治疗一方面可以直接作用于膝盖的软骨，促进膝关节软骨的修复，另一方面，可以调节肠道菌群的组成，减少炎症因子的产生[22]。另一项研究也发现艾灸可以改善膝关节骨关节炎大鼠的肠道菌群，减少促炎因子的水平[23]。Kefeng Li的一项研究发现，肠道微生物群释放的脂多糖(LPSs)与骨关节炎的病理生理学有关；他认为，可以通过运动来减少肠道微生物产生脂多糖来预防高脂饮食诱导的膝关节骨关节炎[24]。Zhuang Huangming和Li B发现由肠道细菌分泌的Indole-3-aldehyde (3-IAld)可通过IL-1β诱导的软骨细胞中的AhR-NF-κB信号通路来减少炎症，有望成为骨性关节炎新的治疗策略[25]。

本项研究有一些局限性。首先，本文并没有对收集到的所有文献进行分析，而是对该领域所收集到的所有文献进行了宏观分析。只分析了该领域的研究热点。其次，在搜索过程中，一些文档可能会被遗漏。因此，我们使用规定的搜索风格，并由不同的人进行多次重复搜索。以防止仅由一次操作引起的错误。

5. 结论

本文通过文献计量学的方法对WoSCC database中包含骨性关节炎和肠道菌群的所有文献进行分析，结果表明：对于骨性关节炎与肠道菌群之间的研究大多都是近几年所进行的。过去对于两者之间的关系也没有大量的研究报道。因此，我们可以在未来进一步探索这一领域。

NOTES

^*通讯作者。