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慢性非传染性疾病(NCD)简称慢性病,是心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病、慢性呼吸系统疾病、慢性牙病、骨质疏松症、神经精神病、慢性肝肾疾病、慢性骨关节病、良性前列腺肥大和先天异常等疾病的总称[1]。因慢性病死亡的人数占全球死亡人数的60%[2],在我国,慢性病所造成的经济负担占疾病总经济负担的50%以上[3],慢性疾病带来的一系列问题已成为国内外学者关注的重点和难点。作为基层卫生服务的基础,社区在慢性疾病的防控中占据重要地位。然而,目前关于社区慢性病管理的研究虽然多,但结论并不一致,例如,国外研究结果显示该领域的研究主题分布于慢性病患者护理与教育、慢性病管理、慢性病治疗、慢性病患者生命质量评价与管理等部分,而我国的研究主题主要集中在糖尿病和高血压的相关研究[4-5],且随着我国经济的快速发展,国外结论并不能完全适应我国国情。因此,本研究拟借助文献共现分析系统Bicomb2.0软件[6]及常用工具SPSS18,对发表于中国学术期刊网络出版总库中的社区慢性病管理研究文献进行数据挖掘分析,从时间分布、地域分布、机构、作者等内容出发,分析近10年内社区慢性病管理领域的研究现状和热点,以期为我国社区慢性疾病的防控体系提供科学参考和建议。
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在中国学术期刊网络出版总库(《中国学术期刊(网络版)》、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库)中,以“社区”+“慢性病管理”为主题词进行主题检索,时间限定为2010年1月至2020年1月,收集用于分析的文献资料。根据标题和摘要,排除所有非研究型论文,如综述、进展、会议、访谈、对话、稿约、介绍等。
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采用文献计量学分析方法,对纳入的社区慢性病管理研究论文分别从发表时间、地域分布、学术机构、来源期刊、基金类型等方面进行文献计量学分析。运用高频词低频词界分公式,确定出本次统计论文的高频关键词,进而揭示2010—2020年社区慢性病管理研究领域的研究现状与热点。
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选用由中国医科大学崔雷教授研发的文献共现分析系统Bicomb 2.0软件工具和SPSS 18为研究工具,进行统计分析[3]。
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2010年1月至2020年1月期间,共计发表相关文献1 427篇,其中,2017—2019年发表文献数量最多,平均每年超过200篇,具体见表1。
表 1 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表时间分布情况
发表年份 文献数量(篇) 2010 89 2011 104 2012 97 2013 108 2014 116 2015 132 2016 155 2017 216 2018 191 2019 213 2020① 6 总计 1 427 注:“①”表示统计至当年1月。 -
全部纳入的1 427篇文献中,中文文献1347篇(94.4%),英文文献80篇(5.6%)。其中第一作者单位为美国的29篇,澳大利亚14篇,英国、加拿大各5篇,德国、意大利、葡萄牙、巴西、塞尔维亚各1篇。国内各省、自治区、直辖市中,第一作者单位为北京的共计180篇,占全部文献的12.6%,具体见表2。
表 2 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表地域分布(前10地区)
地区 文献数量(篇) 占比(%) 北京 180 12.6 上海 141 9.9 广东 141 9.9 浙江 129 9.0 江苏 127 8.9 湖北 72 5.0 山东 54 3.8 四川 45 3.2 重庆 36 2.5 福建 35 2.5 -
发表论文数≥10篇的机构共15家,其中,以华中科技大学发文数量第一,共计36篇,具体见表3。1 427篇文献涉及期刊436种,其中,发文数量≥5篇的期刊73种,发文数量排名前10的期刊详见表4。
表 3 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表机构(≥10篇)
机构名称 文献数量(篇) 华中科技大学 36 复旦大学 24 北京大学 16 南方医科大学 15 郑州大学 15 中南大学 14 北京协和医学院 14 山东大学 13 南京医科大学 13 杭州师范大学 13 安徽医科大学 12 首都医科大学 12 东南大学 12 上海交通大学 12 天津医科大学 10 表 4 2010—2020年社区慢性病研究型论文来源期刊(前10期刊)
期刊名称 文献数量 综合影响因子① 中国全科医学 70 1.601 中国社区医师 47 0.131 中国初级卫生保健 44 0.336 世界最新医学信息文摘 34 — 中国卫生产业 29 0.143 中国慢性病预防与控制 25 1.229 社区医学杂志 24 0.196 临床医药文献电子杂志 23 — 大家健康(学术版) 21 — 中国医药指南 18 0.113 注:“①”表示数据来源于中国知网;“—”表示中国知网未提供相关数据。 -
纳入的1 427篇文献中,349篇受相关基金资助,占文献总数的24.5%。其中,国家级基金资助61篇,省部级基金资助114篇,以广东省、上海市最多,分别为15篇和14篇,占省部级基金资助论文的25.4%。
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本文以齐普夫第二定律和Donohue据此提出的高频词与低频词临界值分界计算公式为依据,对纳入的1 427篇文献中的关键词进行统计分析,以明确2010—2020年社区慢性病管理研究的热点问题[7-8]。纳入文献共涉及关键词1 769个,其中词频为1的关键词1 279个(I1),根据Donohue公式
$ n=\dfrac{1}{2}(-1+\sqrt{1+8{I}_{1}}) $ ,计算得n=50,即词频≥50的,为本次统计的高频关键词,详见表5。通过Bicomb2.0软件形成词篇和共现矩阵,并在矩阵基础上,应用SPSS 18进行研究主题的聚类分析,见图1、图2。表 5 2010—2020年社区慢性病管理研究型论文高频关键词
关键词 出现频次 百分比(%) 累计百分比(%) 慢性病 557 10.03 10.03 慢性病管理 216 3.89 13.92 社区 214 3.85 17.77 社区卫生服务 145 2.61 20.38 健康管理 134 2.41 22.79 高血压 134 2.41 25.20 糖尿病 87 1.57 26.77 老年人 71 1.28 28.05 管理 65 1.17 29.22 健康教育 65 1.17 30.39 慢性疾病 59 1.06 31.45 影响因素 54 0.97 32.42 社区慢性病管理 50 0.90 33.32 -
笔者利用Bicomb2.0及SPSS 18对近10年发表于中国学术期刊网络出版总库的社区慢性病管理研究文献进行客观分析,目的在于了解当下热点与难点,为我国社区慢性病管理研究和防治工作推广提供科学依据。
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本文分析结果显示,2010—2019年社区慢性病管理研究论文的发表数量呈逐年上升的趋势,特别是近3年,论文数量明显增加,2017—2019年共发表相关论文620篇,占全部论文的43.4%。表明有关社区慢性病管理研究在近几年得到重视且发展迅速,这可能与慢性病患者数量增加、经济发展进步导致对社区公共卫生投入的增加,以及患者更关注生活质量等原因有关。
从发表论文的地域分布来看,我国大多数省、市、自治区均有发表,但50.3%的论文分布于北京、上海、广东、浙江、江苏5省份,其中,北京发表的相关研究最多,占全部文献的12.6%;可能与上述5省份经济发达、科研实力强、相关政策支持力度大有关,也与首都北京作为政策起始制定地有关,同时也证明经济较发达的省份相对更加重视社区在慢性病管理中的作用。
从社区相关慢性病管理论文的产出机构及其性质可以看出,发文数≥10篇的研究机构集中于高等院校,是当前社区慢性病管理研究的主力,为我国社区慢性病管理研究提供了科学理论依据,原因可能为高等院校研究氛围浓郁、研究条件优良及研究人力资源充足等。
从来源期刊的数据分析来看,文章发表数量前10的期刊以《中国全科医学》杂志发文最多,说明上述期刊为当前我国社区的慢性病管理研究的主要交流载体和平台;同时通过期刊影响因子分析,仅《中国全科医学》综合影响因子>1,其余均<1或缺少影响因子,表明当前社区慢性病管理研究虽然受到越来越多研究者的重视,但研究水平较低,论文质量不高,这可能与该类研究集中于基层医院且样本量较少有关,同时也反映出该类研究具有巨大的提升潜力,值得更多关注。
由于基金论文学术价值较高,且可以反映某一研究领域内的前沿问题和研究动态,因此,本次文献分析也针对论文的基金资助情况进行分析。结果显示,24.5%的论文受到基金资助,其中国家级、省部级及其他基金占总资助的比例分别为17.5%、32.7%及49.9%,且受资助的城市中,以广东省、上海市最多,表明目前在社区相关的慢性病管理领域主要依赖其他基金资助,同时发达省市获资助比例最大,可能与我国社会主义初级阶段国情以及社区公共卫生服务还处于基础阶段、慢性病管理研究近年来逐渐起步等原因有关。
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通过共现矩阵和聚类分析研究本次文献的高频关键词后发现,社区的慢性病管理研究热点主要集中在对慢性病进行健康管理、针对慢性病的社区卫生服务、对糖尿病/高血压开展慢性病管理、面向老年人的健康教育以及影响因素分析等方面。可能与糖尿病、高血压患病人群基数较大、该类疾病主要群体为老年人,缺乏一定自我管理能力等因素有关。同时根据关键词分析,显示关于我国社区慢性病管理的研究尚未成熟,未形成较为成熟的管理体系,多数研究均属于探索阶段。
对于以上问题,笔者认为与我国政策和经费缺乏两大难题有关[9],首先是我国医疗资源分配不均衡,社区卫生服务长期人员配备不足,医疗康复设备不完善,难以发挥有效的慢性病管理防治作用,导致需要慢性病管理服务的社区居民流向大型医院,加剧资源分配不均的现象。其次,关于社区慢性病防治研究的理论实践并未成熟,难以实现理想的控制效果,因此还有待于我国学者继续努力。
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本文的文献计量学分析结果显示,我国社区慢性病管理研究在近年来受到各方越来越多的关注,且已经取得一定成果。例如,北京、上海、广州等发达城市先后开展社区慢性病综合管理研究,且受到各方基金的资助,高校作为理论研究的主力发挥重要作用,同时大多数研究立足于我国国情,对患病人数较多的糖尿病、高血压老年患者开展健康教育、社区卫生服务。另外,通过大量的文献研究,国内研究者已逐渐认识到社区在慢性病防治工作中的重要作用,但由于大多数研究存在样本量较少等原因,该类研究仍处于起步阶段。
因此,在延续前人成果的基础上,首要策略是增加对社区慢性病防治工作的投入,利用国家政策保证社区充分发挥慢性病防治工作的能动性,同时还可通过动员其他资金,如引进私企或外资减轻地方财政负担,并在社区建立慢性病医疗补助专项资金。其次,可在医药卫生制度改革时考虑增加社区慢性病防治工作的医疗人员,保证当地居民的医疗、保健需求。最后,还可利用互联网技术,建立社区互联网互助系统,定期更新慢性病自我管理的相关科学知识,通过医疗工作者与患者、患者之间的灵活沟通,实现慢性病防治的目的。
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通过对2010年1月至2020年1月期间我国社区慢性病管理相关研究论文的分析,本研究得到以下结论:①社区慢性病管理的研究呈逐年上升趋势,研究地域主要集中在经济发达地区,高校为主要研究机构,但相关研究论文质量和学术水平较低,受国家资金资助较少。②社区慢性病管理研究热点集中且局限,尚未形成成熟的理论体系。但本文同样具有一定局限性,首先,主要集中在中国学术期刊网络出版总库发表的学术文献,范围较小且中文论文较多,其次,分析软件也有局限性,如Bicomb2.0只能分析已发表的文献[10]。笔者将进一步加大相关领域研究的广度和深度,为我国社区慢性病管理提供理论参考依据。
Bibliometrics analysis of community chronic disease management research based on literature co-occurrence analysis system
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摘要:
目的 研究我国社区慢性病管理的现状和存在问题,探讨慢性病社区管理的策略和方法,为社区慢性病管理和防控、降低慢性病的病死率和经济负担提供科学依据。 方法 使用文献共现分析系统Bicomb2.0软件及SPSS18,选择2010年1月至2020年1月公开发表于中国学术期刊网络出版总库的社区慢性病管理研究的学术文献,根据发表年限、地域分布、资助基金等进行分析和文献研究。 结果 本文共纳入1 427篇文献,其中近3年(2017—2019年)发表的文献最多,平均每年206.7篇。在1 427篇文献中,中文1 347篇(94.4%),英文80篇(5.6%),涉及期刊436种,24.5%文献受相关基金资助,研究热点集中在社区卫生服务、健康管理、糖尿病与高血压管理、老年人、健康教育及影响因素等方面。 结论 我国社区慢性病管理研究越发受到重视,经济发展较好的省份相关研究较多,高校为主要研究机构,但目前多数研究处于探索阶段,尚未成熟。 Abstract:Objective To investigate the current situation and existing problems of community chronic disease management in China and provide a theoretical basis for community chronic disease management to reduce the mortality and economic burden. Methods Research papers on community chronic disease management published in Chinese academic journal network from January 2010 to January 2020 were selected. Literature co-occurrence analysis system software, Bicomb2.0, and SPSS were used for data extraction and analysis based on publication years, geographical distribution, funding sources, etc. Results 1 427 papers were included. Most papers were published in the recent three years (2017—2019), with an average of 206.7 papers per year. 1 347 papers in Chinese (94.4%) and 80 in English (5.6%) were published in 436 journals, and 24.5% were funded. Hot topics are community health services, health management, diabetes and hypertension management, influencing factors. Conclusion Community chronic disease management has drawn a lot of attention in China. Economically well-developed provinces invested more on community chronic disease management. Universities are the main research institutions. Most researches are still at the exploratory stage. -
Key words:
- community /
- chronic disease /
- bibliometrics /
- co-occurrence analysis system
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溃疡性结肠炎(ulceractive colitis, UC)属于炎症性肠病的一种,有着较高的发病率,其特征为损伤性炎症,近年来有关其病因及发病机制的研究受到广泛关注,但至今仍不明确[1]。对于溃疡性结肠炎的治疗目前多采用手术、抗感染、糖皮质激素及免疫抑制剂等治疗,但上述治疗手段均为对症治疗,且药物长期使用的不良反应很容易造成疾病复发[2]。因此,探究溃疡性结肠炎的发病机制,将为今后治疗药物的研发提供理论基础。
Metrnl(Meteorin-like)是近年来新发现的神经营养因子,也叫Cometin, Subfatin或是IL-39[3-4]。 Jorgensen等[4]在2012年将Metrnl描述为类似于Meteorin(Metrn)的神经营养因子。Metrnl基因开放阅读框包含4个外显子,由936个碱基对编码311个氨基酸。Metrnl蛋白包含45个N端信号肽序列,切除信号肽后的266个氨基酸构成分子量约为30 000的成熟蛋白分子,整个蛋白分子没有穿膜区域,是一种分泌蛋白。到目前为止,关于Metrnl功能的研究较少,我们前期针对该蛋白相关研究确认Metrnl为一种新的细胞因子,阐明了Metrnl通过PPARγ信号通路介导胰岛素的增敏作用的重要机制[5]。 Jorgensen等[4]报道了Metrnl在神经突触生长和成神经细胞迁移中的神经营养活性。Watanabe等[6]报道,Metrnl是潜伏过程(Latent process,LP)基因,可用于细胞分化和神经突触延伸。脂肪组织Metrnl能促进脂肪细胞分化、改善代谢、抑制炎症从而调节脂肪功能,对抗肥胖引起的胰岛素抵抗[7]。通过检测Metrnl在各种组织中的表达,我们发现Metrnl在人和小鼠胃肠组织中,特别是在肠上皮细胞中都高度表达,并发现肠上皮Metrnl敲除后可以通过抑制肠上皮细胞的自噬而加重溃疡性结肠炎,提示 Metrnl是溃疡性结肠炎的治疗靶点[8]。
肠道微环境形成了良好的微生物群栖息地,肠道微生物群被认为是人体的重要器官,越来越多的研究将这种微生物环境与胃肠道疾病联系起来。肠道菌群在溃疡性结肠炎中起着重要作用,如在无菌状态下,无法制备出某些小鼠结肠炎模型(如IL-10缺陷型小鼠等)[9-10]。也有研究报道,在治疗溃疡性结肠炎患者时,联合使用抗生素也显示出了较好疗效[11]。此外,与健康人群相比,溃疡性结肠炎患者的肠道菌群组成也发生了显著变化[12]。但由于人类肠道菌群的复杂性和多样性,目前尚未清楚某些特定菌属与溃疡性结肠炎发病机制的关系。
因此,本研究聚焦溃疡性结肠炎,从肠道微生态角度出发,探究肠上皮Metrnl对于溃疡性结肠炎的作用以及对肠道菌群调节机制的影响。
1. 材料与方法
1.1 动物、试剂和仪器
雄性C57小鼠(8周龄,20只,16~20 g),上海西普尔-必凯实验动物有限公司(生产许可证号:SCXK(沪)2013-0016)。Villin-cre小鼠[B6.Cg-Tg(Vil1in-cre)1000Gum/J,021504],2只,16~20 g,美国JAX公司(北京澄天生物科技有限公司代理),生产许可证号:SYXK(京)2018-0016),用于产生肠上皮细胞特异性Metrnl基因敲除小鼠(Metrnl(-/-))。所有小鼠饲养于相对洁净环境下,使用独立通风系统(individual ventilated cages, IVC)动物房,温度恒定(22~26 ℃),室内明暗交替12 h(08:00至20:00照明),相对湿度为40%~70%,笼内维持正压20~25 Pa,每小时换气60~70次。所有实验动物的使用,都经过海军军医大学动物管理机构的同意和认证,符合实验动物饲养及相关管理规定。所有动物实验均按照美国国家卫生研究院实验动物的护理和使用指南进行,并得到海军军医大学动物伦理委员会的批准。IVC系统购自上海鸣励实验室科技发展有限公司。TRIzol试剂(15596026),美国Invitrogen公司;葡聚糖硫酸钠盐(dextran sodium sulfate,DSS),MFCD00081551,分子量36 000~50 000,美国MP公司,引物,生工生物工程有限公司;包埋机(JB- L5,德国徕卡有限公司);切片机(RM2126,德国徕卡有限公司);RT-PCR仪器(ABI 7500系统,美国赛默飞公司);粪便DNA提取试剂盒(QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit,Qiagen, Hilden, 德国);紫外微量分光光度计(NanoDrop 2000,Thermo Scientific, 美国);DNA凝胶回收试剂盒(AxyPrep DNA GelExtraction Kit,Axygen Biosciences, 美国);微型荧光计(QuantiFluor-ST,Promega, 美国);测序仪(Illumina MiSeq,Illumina, 美国)。
1.2 肠上皮细胞特异性Metrnl基因敲除小鼠的制备
首先按照本课题组已报道的方法[5]制备Metrnlloxp/loxp小鼠。根据报道的Metrnl(-/-)小鼠的繁殖策略[13],即将Metrnlloxp/loxp小鼠与购买的Villin-Cre小鼠进行交配,产下后代小鼠基因型为Metrnlloxp/wtVillin-Cre。将Metrnlloxp/wtVillin-Cre小鼠和Metrnlloxp/loxp小鼠交配,产生下一代Metrnlloxp/loxpVillin-Cre小鼠。继续与Metrnlloxp/loxp交配,产下的后代,经基因型鉴定分别为Metrnlloxp/loxpVillin-Cre(Metrnl(-/-))和Metrnlloxp/loxp(Metrnl(+/+))。
1.3 RT-PCR定量肠道组织Metrnl mRNA表达
按照本课题组已报道的方法[3],使用TRIzol试剂从肠道组织中提取总RNA,并使用ABI 7500系统进行RT-PCR。最终的20 μl反应混合物包括10 μl SYBR Green,2 μl cDNA模板和1 μl引物。通过重复反应确定平均阈值循环(Ct),将靶基因表达标准化为GAPDH,并使用ΔΔCT方法获得定量测量结果。Metrnl上游引物(F)CTGGAGCAGGGAGGCTTATTT,下游引物(R)GGACAACAAAGTCACTGGTACAG;GAPDH上游引物(F)GTATGACTCCACTCACGGCAAA,下游引物(R)GGTCTCGCTCCTGGAAGATG。
1.4 DSS诱导肠炎模型制备
雄性C57小鼠(8周龄)于实验室适应2周后,按照本课题组已报道的方法进行模型制备[7],将DSS溶于水中,分别至终浓度为3%和1%,让小鼠自由饮用。
小鼠溃疡性结肠炎疾病程度评分,按照我们之前已报道的的评分标准进行评分[8],对体重下降程度、大便性状、血便情况共3部分分别进行评分,然后进行加和,计算总分数。具体评分标准如下(表1)。
表 1 小鼠溃疡性结肠炎疾病程度评分表疾病评分 体重下降 (%) 大便性状 大便潜血 0 <1 正常 阴性 1 ≥1-5 - + 2 ≥5-10 软 ++ 3 ≥10-15 - +++ 4 ≥15 腹泻 ++++ 注:“-” 无此性状;“+” 潜血程度。 1.5 结肠长度检测及HE染色
小鼠处死后,取整个结肠部位,测量长度进行比较。然后将结肠下段部位组织用4%多聚甲醛固定,石蜡包埋,切片机切至4 μm的切片,按照之前的实验方法[14],进行HE染色,染色后在光学显微镜下观察炎症细胞浸润情况,组织损伤情况并拍照记录。
1.6 肠道菌群测定
使用16S核糖体RNA基因测序技术检测肠道菌群。为了进行样品收集和DNA提取,从实验小鼠中收集粪便样品,并在取样后3h内将其冷冻在−80°C下。使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit进行DNA提取。使用NanoDrop 2000测量细菌DNA的浓度。然后,将16S核糖体RNA基因测序用于检测细菌DNA。基因的V3-V4区域使用FastPfu聚合酶通过条形码索引引物(338F和806R)进行PCR扩增。然后通过AxyPrep DNA GelExtraction Kit,凝胶提取纯化扩增子,并使用QuantiFluor-ST进行定量。将纯化的扩增子以等摩尔浓度合并,并使用Illumina MiSeq仪器进行末端配对测序。
1.7 微生物宏基因组学分析
16S rRNA测序数据由Quantitative Insights Into Microbial Ecology平台(V.1.9.1)处理,并进行了MegaBLAST搜索,将生物分类单位的读数(OTU)与国家生物技术信息中心16S rRNA数据库中的参考序列比对。按照文献报道的方法[15]进行宏基因组学分析,从16S rRNA序列推算肠道微生物组的基因组,并且对每个样品的基因含量进行了预测。
1.8 统计分析
本实验结果数据以(
$\bar x $ ±s)表示,使用SPSS18.0软件进行统计分析。多组以上比较采用单因素方差分析(One-way ANOVA),各组与正常对照组比较采用Dunnett t检验法,两组比较采用独立样本t检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。2. 结果
2.1 Metrnl(-/-)小鼠未表现结肠炎症状
我们构建了肠上皮细胞特异性Metrnl基因敲除(Metrnl(-/-))小鼠,并检测了Metrnl mRNA在大肠和小肠组织中的表达。结果表明,Metrnl(-/-)小鼠中Metrnl mRNA的表达在结肠和小肠组织中极低(图1A)。 HE结肠切片显示Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠之间均无组织损伤和炎症细胞浸润(图1B)。以上结果表明,肠上皮细胞特异性Metrnl基因敲除后不会诱发溃疡性结肠炎。
2.2 溃疡性结肠炎模型制备条件的选择
在建立DSS诱发的溃疡性结肠炎模型之前,为了选择最佳的观察时间和DSS给药浓度,我们分别选择3%DSS和1%DSS进行造模,并观察了不同DSS浓度下C57小鼠的存活时间。结果显示,在3%DSS组的第6天,出现了小鼠死亡;直至给药10 d,全部小鼠死亡(图2A)。在1%DSS组中,未观察到小鼠死亡。与对照组相比,3%DSS组的小鼠体重在第5天时显著性降低(P<0.05),而1%DSS组的体重并无显著改变(图2B)。同样,与对照组相比,3%DSS组小鼠DAI增加(P<0.05),结肠长度显著性缩短(P<0.05),而1%DSS组在疾病活动指数、结肠长度方面均无明显变化(图2C-D)。 组织形态学方面,3%DSS组表现出结肠炎表型,具有明显的组织损伤,而对照组并无明显变化(图2E)。因此,我们选择3%DSS和5 d的给药时间作为后续实验条件。
2.3 Metrnl缺乏对DSS诱导的溃疡性结肠炎的影响
给予Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠3%DSS后,两组小鼠均表现出溃疡性结肠炎症状,其特征为持续的体重减轻、疾病活动指数增加、血性腹泻、结肠长度缩短以及结肠炎症(图3)。在此过程中,在给药后第5天时,与Metrnl(+/+)小鼠体重减轻(−8.27± 1.32)%相比,Metrnl(-/-)小鼠的体重减轻(−14.92±1.05)%,具有统计学差异(P<0.05,图3A);与Metrnl(+/+)小鼠的疾病活动指数(6.00±1.63)相比,Metrnl(-/-)小鼠显著增加至(9.67±1.38)(P<0.05,图3B);与Metrnl(+/+)小鼠结肠长度(7.08±0.89 cm)相比,Metrnl(-/-)小鼠结肠更短(5.77±0.58 cm)(P<0.05)(图3D);为了排除上述差异不是由小鼠摄入不同量的3%DSS引起的,我们还检测了两组小鼠的饮水量。结果显示两组小鼠饮水量之间并无显着差异(图3C)。
2.4 Metrnl缺乏对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠的菌群平衡的影响
我们通过高通量16S rRNA基因测序,检测了Metrnl对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型中肠道菌群的影响。应用Chao1 丰度估计量(chao1 richness estimator),香农多样性指数(shannon diversity index),辛普森多样性指数(simpson diversity index)三种指标评价各组小鼠中菌群的Alpha多样性(图4A-C)。结果显示,在未进行DSS造模之前,Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠的Alpha多样性并无显著差异;而进行3%DSS造模后,Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠出现了差异,其中Metrnl(-/-)小鼠多样性显著下降(图4A-C)。主成分分析显示,在给予3%DSS造模后的Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠之间微生物的组成显著不同(图4D)。检测小鼠粪便微生物组成,结果显示,在“门”这一层面,给予3%DSS后拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形杆菌门(Proteobacteria)在Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠间存在显著的不同(图4E)。在Metrnl(-/-)小鼠中,Bacteroidetes和Proteobacteria显著降低,而Firmicutes显著升高。在“纲”这一层面,发现给予DSS后,Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠间拟杆菌纲(Bacteroidia)和梭菌纲(Clostridia)具有显著差异。值得注意的是,拟杆菌纲(Bacteroidia)属于拟杆菌门(Bacteroidetes);梭菌纲(Clostridia)属于厚壁菌门(Firmicutes)(图4F)。为了进一步探究影响给予DSS后造成Metrnl(-/-)和Metrnl(+/+)小鼠间状态的原因,我们又在“目”层面进行了检测,结果显示(图4G),拟杆菌目(Bacteroidales),属于杆菌纲(Bacteroidia);梭菌目(Clostridiales),属于梭菌纲(Clostridia)发生了显著改变。
3. 讨论
本研究用DSS诱导溃疡性结肠炎小鼠模型并从对肠道微生物影响的角度出发,探究肠上皮Metrnl特异性敲除对于肠道菌群调节的影响以及对溃疡性结肠炎的作用。发现Metrnl在溃疡性结肠炎小鼠模型中具有保护的功能,该效应可能是Metrnl通过对肠道菌群的调节所致。 近期有一篇关于Metrnl改善克罗恩氏病(CD)的报道,该研究表明肠系膜脂肪组织与肠道存在交互作用,发现小鼠在给予Metrnl后,可通过激活STAT5/PPARγ信号通路,从而达到促进脂肪细胞分化来减轻肠系膜脂肪组织病变的作用[16]。该研究表明Metrnl确实可以影响炎症性肠病的发生发展。除此以外,我们进一步证实了,肠上皮特异性Metrnl敲除后可以加重DSS诱导的溃疡性结肠炎,并且该作用是通过抑制AMPK-mTOR-p70S6K通路,下调了肠上皮细胞自噬水平产生的[7]。
肠道微环境形成了合适的微生物群栖息地,已证明会影响多种消化系统疾病的发生[17]。肠道菌群稳态的紊乱已被广泛认为与炎症性肠病的发病机制和进展密切相关[8]。肠道菌群主要有三种功能,分别是代谢作用,保护作用和营养作用[18-19]。正常人肠道中在“门”这一层面,主要有四类微生物群,包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形杆菌门(Proteobacteria)[20-21]。
溃疡性结肠炎的主要特征是有益细菌的减少。拟杆菌门(Bacteroidetes)是革兰阴性厌氧细菌,构成了哺乳动物胃肠道中主要微生物群[22]。目前认为,拟杆菌门可以通过免疫调节和维持体内平衡而对宿主发挥有益作用。据报道,拟杆菌门可以通过分泌多糖A(polysaccharide A, PSA)来增强抗炎因子IL-10的mRNA表达[23-24]。本研究结果显示出类似趋势,在给予3%DSS进行溃疡性结肠炎造模后,Metrnl(-/-)小鼠症状更加严重,与Metrnl(+/+)小鼠相比,其拟杆菌门的成分显著下降。然而,拟杆菌门在溃疡性结肠炎中并不完全有益。有报道显示,拟杆菌门可以侵入肠道组织并引起个别患者的肠道损伤[25]。因此针对该类菌属的作用还有待进一步验证。除此以外,由于SCFA具有增强肠壁屏障和免疫系统的作用,从而有助于抵抗病原体,因此产生SCFA的菌群目前认为对人体是有益的,例如Faecalibacterium prausnitzii,Roseburia或Eubacterium[26-28]。放线菌门(Actinobacteria)中的双歧杆菌属(Bifidobacterium)也是有益菌群[29-30]。然而,在该属中发现了有争议的结果,因为有研究报道显示,与对照组相比,溃疡性结肠炎患者的Bifidobacterium增加了[31- 32],其原因可能是疾病程度的造成的。因此,需要进一步的研究来阐明该有益菌群在溃疡性结肠炎中的作用。
相反的,目前很多研究显示菌群在溃疡性结肠炎中显著增加,如变形杆菌门(Proteobacteria)下的黏附侵入性大肠杆菌属(adherent-invasive Escherichia coli)和巴斯德杆菌属(Pasteurellaceae),厚壁菌门(Firmicutes)下的韦荣氏球菌属(Veillonellaceae)和瘤胃球菌属(Ruminococcus gnavus),梭杆菌属(Fusobacterium)。我们的研究结果也显示出类似趋势,在给予DSS后,与Metrnl(+/+)小鼠相比,Metrnl(-/-)小鼠的厚壁菌的成分显著上升。除此以外,以下菌属也被认为具有潜在致病性,如大肠杆菌属(Escherichia),沙门菌属(Salmonella),耶尔森菌属(Yersinia),脱硫弧菌属(Desulfovibrio),幽门螺杆菌属(Helicobacter),弧菌属(Vibrio)[31, 33-36]。目前报道较多的是黏附侵入性大肠杆菌,此种细菌能够黏附并穿过肠道黏液屏障,侵入肠道上皮层,促进TNFα分泌和炎症的发生[37-38]。本研究表明,肠上皮特异性Metrnl敲除后,在3%DSS诱导的溃疡性结肠炎模型中,导致肠道菌群动态平衡的进一步紊乱,表明恢复菌群动态平衡对于治疗溃疡性结肠炎至关重要。
需要注意的是,大量研究表明,目前并没有明确具体的哪一种微生物群对人体是有益的,因为每个人的菌群特征都不同。一般而言,只有相对平衡的微生物群,才能最佳地维持人体的代谢和免疫功能以及预防疾病的发展。在健康的肠道中,病原菌和共生菌群可以共存而不会出现问题。但是,这种平衡的任何紊乱都会导致营养不良,从而改变微生物与宿主之间的相互作用[39]。尽管目前普遍认为溃疡性结肠炎中肠环境平衡的破坏是显著发生的,但是造成肠道平衡紊乱的生物学机制的仍然未知,并且不清楚这种紊乱究竟是造成溃疡性结肠炎的原因还是结果。
本研究仍存在不足。首先,肠道微生态对溃疡性结肠炎的保护作用的详细机制仍未探究清楚,特别是肠道中存在的主要4类微生物群(拟杆菌,厚壁菌,放线菌,变形杆菌)对溃疡性结肠炎的作用还有待证实。其次,肠上皮特异性Metrnl敲除后通过调节肠道菌群的组成,从而加重3%DSS诱导的溃疡性结肠炎的作用证据仍不十分充分,需要今后在进一步的研究中加以阐明。
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表 1 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表时间分布情况
发表年份 文献数量(篇) 2010 89 2011 104 2012 97 2013 108 2014 116 2015 132 2016 155 2017 216 2018 191 2019 213 2020① 6 总计 1 427 注:“①”表示统计至当年1月。 表 2 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表地域分布(前10地区)
地区 文献数量(篇) 占比(%) 北京 180 12.6 上海 141 9.9 广东 141 9.9 浙江 129 9.0 江苏 127 8.9 湖北 72 5.0 山东 54 3.8 四川 45 3.2 重庆 36 2.5 福建 35 2.5 表 3 2010—2020年社区慢性病研究型论文发表机构(≥10篇)
机构名称 文献数量(篇) 华中科技大学 36 复旦大学 24 北京大学 16 南方医科大学 15 郑州大学 15 中南大学 14 北京协和医学院 14 山东大学 13 南京医科大学 13 杭州师范大学 13 安徽医科大学 12 首都医科大学 12 东南大学 12 上海交通大学 12 天津医科大学 10 表 4 2010—2020年社区慢性病研究型论文来源期刊(前10期刊)
期刊名称 文献数量 综合影响因子① 中国全科医学 70 1.601 中国社区医师 47 0.131 中国初级卫生保健 44 0.336 世界最新医学信息文摘 34 — 中国卫生产业 29 0.143 中国慢性病预防与控制 25 1.229 社区医学杂志 24 0.196 临床医药文献电子杂志 23 — 大家健康(学术版) 21 — 中国医药指南 18 0.113 注:“①”表示数据来源于中国知网;“—”表示中国知网未提供相关数据。 表 5 2010—2020年社区慢性病管理研究型论文高频关键词
关键词 出现频次 百分比(%) 累计百分比(%) 慢性病 557 10.03 10.03 慢性病管理 216 3.89 13.92 社区 214 3.85 17.77 社区卫生服务 145 2.61 20.38 健康管理 134 2.41 22.79 高血压 134 2.41 25.20 糖尿病 87 1.57 26.77 老年人 71 1.28 28.05 管理 65 1.17 29.22 健康教育 65 1.17 30.39 慢性疾病 59 1.06 31.45 影响因素 54 0.97 32.42 社区慢性病管理 50 0.90 33.32 -
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