第二章    肠道微生物组研究概览

2.2 全球研究概况：文献计量学视角

为深入剖析肠道微生物组研究发展现状，把握最新发展动向，我们从知名的文献数据库（Web of Science）中采集了 2000-2023 年的文献信息，采用文献计量学方法，由浅入深由表及里地系统性分析了近 20余年肠道微生物组领域出版物的产出、增长趋势及被引频次，并构建国家/ 地区、机构等合作网络，以确定最重要的国家/ 地区、机构、研究人员和高被引期刊，为寻找潜在合作的研究团队、机构和企业提供数据参考。同时，我们分析了关键词的变化趋势，探索了该领域研究热点和发展前沿，以期为未来研究提供一份有价值的参考指南。

具体来说，我们选择 Web of Science Core Collection（WOSCC）数据库，因为其是全球最具影响力和知名度的科学文献数据库之一， 常用于文献计量分析。搜索关键词如下：TS=(gut OR intestine OR bowel OR intestinal OR colon OR colorectal OR gastrointestine OR gastrointestinal) AND TS=(microbiome OR microbiota OR flora OR microbe OR microbes OR commensal OR symbiont OR pathobiont OR mycobiome OR virome OR metagenome OR meta-genome OR fungi OR archaea OR archaeote OR prophageome OR phagosome OR bacteriophage OR prophage)。搜索日期设定为 2000-2023 年， 出版类型限制为 “article”或“letter”或“review”，剔除被标记为“Publication with Expression of Concern”、“Withdrawn Publication”“Retracted Publication”“Proceedings Paper”等类型的文献。

采用R 包bibliometrix 对出版物数量及其被引频次，以及国家 / 地区、机构、作者的 H 指数等信息进行分析，并采用 ggplot2 进行可视化分析。

2.2.1 肠道微生物组文章发表概述

为深入了解肠道微生物组研究概况、梳理领域研究脉络、识别领域前沿信息及未来可能的研究方向，我们对近 20 年国内外肠道微生物组领域研究进行了文献计量学分析，并对该领域研究的时间、作者、机构、国家、关键词等信息进行可视化和详细解读，以期为后续的研究者提供参考指南。

根据方法部分中定义的主题词，在 WOSCC 数据库系统性地检索了 2000 年 1 月 1 日至 2023 年 12 月 31日发表的与肠道微生物组相关的文献。符合检索条件的文献共有 122,127 篇，其中 94,360 篇为研究型论文（包括 Article 和 Letter）、27,767 篇综述型论文（Review）。这些文献由来自世界 137 个国家和地区、40,282 个研究机构的 400,645 位不同的作者（依全名区分），发表于 5834 种不同的期刊（图 2.2.1）。

图 2.2.1. 肠道微生物组论文发表情况概况

2.2.2 发文量及变化趋势

研究论文是对某个科学领域的学术问题进行研究后表述科学研究成果的理论文章。而综述论文是基于已发表的研究论文，描述并汇总梳理当前研究进展的总结文章。两类文章各具特点，能够从各自角度反映出某一科学领域的研究进展、研究基础等情况。

2000-2023 年的研究论文发文数据如图 2.2.2 所示。2000-2022 年，研究论文发文数量持续稳定增长，年平均增长率 18%，2023 年与 2022 年基本持本，表明肠道微生态研究领域在过去 20 余年整体蓬勃发展，当前已进入顶峰时期，发文数量趋于稳定。

图 2.2.2 2000-2023 年研究论文年发文量和同比增长率变化情况

2000-2023 年的综述论文发文数据如图 2.2.3 所示。总体上，综述论文发文数量不断增加，近 2 年增长率略有减缓，表明肠道微生态领域研究格局趋于稳定，并已积累了一定的研究基础。

图 2.2.3 2000-2023 年综述论文年发文量和同比增长率变化情况 

总体上，经过近 20 年的快速发展，目前肠道微生物组领域研究规模趋于稳定，已成为生命科学和医学范畴备受关注的热点研究领域。

2.2.3 国家 / 地区

共有 137 个国家 / 地区的研究者参与了肠道微生物组的研究，其中发文数量（按第一单位统计）排名前 10的国家，分别是中国（32,771 篇）、美国（24,645 篇）、意大利（4935 篇）、日本（4274 篇）、德国（4094篇）、英国（3952 篇）、法国（3771 篇）、加拿大（3680 篇）、西班牙（3325 篇）和韩国（2943 篇）。由总发文数量可见，中美发文数量遥遥领先，是肠道微生物组研究领域的中坚力量。（图 2.2.4）

图 2.2.4 2000-2023 年总发文量 TOP 20 的国家（按第一单位统计）

进一步分析年发文量排名前 5 位的国家发现，中美两国发文数自 2010 年开始快速增长，并逐步与其他国家拉开距离。2019 年前，美国发文量一直高于中国，但从 2016 年起中美差距逐步缩小，中国在 2019 年实现反超。2019 年后，中国发文量持续高速增长并拉开与美国的差距，稳固领先优势并不断扩大，2023 年两国的年发文量差距已经超过 5000 篇。（图 2.2.5）

图 2.2.5 2000-2023 年年发文量排名前 5 位的国家

文章被引次数作为一个量化指标，可以反映研究的总体影响力、重要性和受关注程度等。2000-2023 年，肠道微生物组领域发表文章的总被引次数达到了 4,948,793 次，美国、中国、英国等国家是主要贡献者，其中，美国的文章总被引次数以超过 160 万遥遥领先，反映了美国过去 20 余年在肠道微生物组研究领域的重要地位。（图 2.2.6）

图 2.2.6 2000-2023年总被引次数排名前20位的国家

深蓝色柱图代表总被引次数，浅蓝色曲线代表篇均被引次数

除了总被引次 数，篇均被引次数在另一个角度上反映了文章的平均质量和影响力。纵观整个领域， 2000-2023 年，肠道微生物组领域发表文章的篇均被引次数达到 40.52 次。其中，美 国（66.59 次）、英 国（68.31 次）、爱尔兰（79.55 次）、比利时（68.03 次）、瑞 典（71.51 次）、瑞士（60.08 次） 六个国家篇均被引次数均超过 60 次，远超领域平均水平。（图 2.2.1）

中国尽管发文量遥遥领先其他国家，但是在篇均被引次数这一指标上，仅为 19.98，未达到领域平均水平（图 2.2.6）。这一方面反映了我国作为肠道微生物组研究的新生力量，仍需时间积累影响力；另一方面也提醒我国肠道微生物组研究者，在提升发文量的同时未来也需重视进一步提高文章质量与影响力。

2.2.4 研究机构

在研究机构层面，2000- 2023 年总发文量（按第一单位统计）排名前 20 位的机构中，中国科学院、浙江大学、上海交通大学、中国农业大学、江南大学、南京农业大学、中国农业科学院、中山大学均有上榜。美国高校亦占据多席，包括位列第一名的美国加利福尼亚大学系统、位列第三名的美国哈佛大学等。此外，该领域的知名研究机构爱尔兰科克大学亦有上榜。（图 2.2.7）

图 2.2.7 2000-2023 年总发文量排名前 20 位的研究机构（按第一单位统计）

在总被引次数方面，与国家层面的结果类似，中国机构表现平平，仅有上海交通大学、中国科学院位列前 20 位，但是篇均被引次数依然明显低于其他总被引次数排名前 20 位的机构。美国方面则有一系列机构上榜，其中包括多家在总发文量上未能名列前 20 位的机构，例如肠道微生物组领域奠基人之一 Jeffrey I. Gordon教授所在的美国圣路易斯华盛顿大学（WUSTL），牵头组织人类微生物组计划（HMP）的美国国立卫生研究院（NIH）也榜上有名。（图 2.2.8）

图2.2.8 2000-2023 年总被引次数排名前 20 的机构

深蓝色柱图代表总被引次数，浅蓝色曲线代表篇均被引次数

在篇均被引次数方面，美国圣路易斯华盛顿大学（WUSTL）以 261.29 位列第一。此外，比利时天主教鲁汶大学（165.06）、美国斯坦福大学（135.88）、瑞典哥德堡大学（135.42）、美国哈佛大学（126.38）、美国耶鲁大学（125.76）、美国宾夕法尼亚大学（117.13）、爱尔兰科克大学（114.09）、美国科罗拉多大学系统（103.15）八所机构的篇均被引次数超过 100。

为更好地评估机构的发文情况，我们计算了各个机构在肠道微生物组研究领域的H 指数（H-index）。H 指数是一种量化学术成就的指标，旨在同时衡量学术产出数量与学术产出水平，评估影响力。具体来说，H 指数是指发表的N 篇论文中有h 篇每篇至少被引h 次。结果显示，全球排名前 3 位的机构分别为美国哈佛大学（172）、美国加利福尼亚大学系统（172）、爱尔兰科克大学（134）；排名前 20 位的机构中国占据 2 席，依然是中国上海交通大学和中国科学院，分别排在第 9 和 12 位，H 指数分别为 92 和 90。（表 2.2.1）

表2.2.1 2000-2023 年 H 指数排名前20位的机构

由于中国在肠道微生物组领域起步较晚，为了评估近几年的全球研究格局，我们分析了 2019-2023 年的机构发文情况。近 5 年总发文数排名前 10 位的机构中，中国占据过半，中国科学院、浙江大学、中国农业大学、上海交通大学、江南大学、南京农业大学、中国农业科学院均有上榜，反映出中国肠道微生物组领域在近年来取得的长足进步（图2.2.9）。

图 2.2.9 2019-2023 年总发文量排名前 20 位的机构（按第一单位统计）

在近 5 年的总被引次数方面，中国机构也表现亮眼，在排名前 10 位中占据半壁江山（图 2.2.10）。除了此前提到的中国科学院、上海交通大学，还包括浙江大学、中国农业大学以及江南大学。结合图 2.2.8 可以看出，近年来国人研究质量不断提升，研究成果可圈可点。同时可以看到，在篇均被引次数上，我国机构仍然与其他上榜机构存在一定差距。

图 2.2.10 2019-2023 年总被引次数排名前 10 位的机构

深蓝色状图代表总被引次数，浅蓝色曲线代表篇均被引次数

根据近 5 年研究计算的H 指数结果显示，中国多所机构表现不俗：中国科学院以 55 名列H 指数排名第三，浙江大学以 53 位居其后（表 2.2.2）。

表2.2.2 2019-2023 年H 指数排名前10 位的机构

结合近 20 余年和近 5 年的文章发表情况可以看出，在肠道微生物组研究领域中，美国机构由于长期的投入积累了深厚的影响力，相较之下我国机构近年来赶超之势迅猛，且发表的研究已经由“量变”转向“质变”，影响力不断提升。可以预期，未来全球肠道微生物组研究将继续由中美两国研究者引领。

2.2.5 研究者

在二十多年的时间里，共有超过40 万名研究人员参与了肠道微生物组领域论文的发表（仅以作者全名区分）。我们根据WOS 数据库提供的Researcher Profiles，对主要研究者进行了初步分析（表 2.2.3）。值得注意的是，由于中国人名的特殊性，部分涉及中国人名的统计可能存在偏差。

表2.2.3. 2000-2023 年总发文量排名前20 位的研究者

排名第一的是美国学者 Rob Knight，总发文数为 398 篇。加州大学圣地亚哥分校 Rob Knight 教授及团队不仅开发了先进的微生物组生物信息学分析工具（如 Qiime 平台等），也引领了地球微生物组（Earth Microbiome Project）和美国肠道项目（American Gut Project），是肠道微生物组研究领域的绝对核心力量。荷兰学者 Willem M de Vos 发文量排名第二，达到了 305 篇，主要研究领域是微生物学、肠道微生物组和黏液嗜阿克曼氏菌等。

发文总量前 20 位的研究者还包括我国食品微生物学和益生菌研究领域的知名学者江南大学陈卫院士，深耕养殖动物肠道微生物组等领域的中国科学院印遇龙院士等中国科学家。其他榜上有名并仍在科研界活跃的知名学者还包括：爱尔兰科克大学的肠脑轴领域专家 John F Cryan 教授，专注于肠道微生物组与代谢性疾病研究的瑞典哥德堡大学 Fredrik Bäckhed 教授，比利时天主教鲁汶大学的 Patrice D. Cani 教授，以及美国整合人类微生物组学的牵头人之一、从事计算生物学和生物信息学研究的哈佛大学公共卫生学院 Curtis Huttenhower 教授等。

此外，圣路易斯华盛顿大学的 Jeffrey Gordon 教授虽然没有出现在发文量排名前 20 的研究者名单里，但他是当之无愧的肠道微生物组研究的先驱和领军人物。自 2000 年以来，他带领团队频繁在学术顶刊发表研究论文，尤其在微生物组对宿主代谢的调控、营养与微生物组互作及其在治疗儿童营养不良中的应用等方面，取得了多项开创性成果。此外，他还为肠道微生物组研究领域培养了很多科学家，包括 Fredrik Bäckhed、Justin Sonnenburg、Ruth Ley、Lora Hooper 等耳熟能详的学者。Gordon 教授的工作对微生物组科学领域产生了深远的影响，他也因自身的卓越贡献获得了多项国际奖项和荣誉。

2.2.6 合作网络

肠道微生物组的发展方向越来越多元，需要利用不同学科的知识，融合不同技术进行科学探索，这就意味着不同国家、不同机构等需要越来越频繁且密切的合作。因此，我们对总发文量排名前 20 位的国家之间的合作情况进行了网络分析，结果表明，不同国家间的合作主要受到地域影响。聚类分析显示形成两个类群，一个以中国和美国为核心，主要包含了美洲（如加拿大、巴西）和亚洲国家（如日本、韩国）；另一个则是欧洲国家，包括英国、德国、意大利、法国等。（图 2.2.11）

图 2.2.11 总发文量排名前 20 位国家的合作网络（按第一位单位统计）

我们对总发文量排名前 20 位的机构之间的合作也进行分析显示，机构间的合作密切程度与地域也紧密相关，中国学术机构之间合作紧密，欧洲或美国区域的学术机构之间也建立了良好的合作关系。值得关注的是，江南大学一方面与国内其他学术机构合作密切，另一方面与欧洲爱尔兰科克大学等高校也建立了稳定的合作关系。（图 2.2.12）

图 2.2.12 总发文量排名前 20 位机构的合作网络（按第一位单位统计） 

2.2.7 主流期刊

基于发文量对肠道微生物组领域的期刊进行排行发现，其中涉及了多本开放获取类期刊（OA）期刊，如发文量最多的 4 个期刊 Frontier in Microbiology、Nutrients、 PLoS ONE 和 Scientific Reports 均为 OA 期刊。此外，从期刊的许可分布情况可以看出，除了综合性期刊（例如 PLoS ONE、Scientific Reports、Nature Communications）、微生物学 / 微生物组相关期刊（ 例如 Frontiers in Microbiology、Microorganisms、 Gut Microbes、Microbiome），营养学与食品科学领域期刊（例如 Nutrients、Food & Function、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Frontiers in Nutrition、Journal of Functional Foods）也是肠道微生物组研究的发文重刊。（图 2.2.13）

图 2.2.13 2000-2023 年发文量排名前 20 位的主流期刊

当仅以肠道微生物组 领域的文章计算各期刊的 H-index 时 发 现， 发 文 量未靠前的生物学领域顶刊 Nature、Science、Cell， 知名综合性期刊 PNAS、 Nature Communication，胃肠肝病学领域顶刊 Gut、 Gastroenterology， 以 及 微生物学领域高影响因子期刊 Cell Host & Microbes 等 处 于 H-index 排行榜的前 10 位，说明这些为人熟知的期刊在肠道微生物组研究领域拥有巨大的影响力。当然， 像 PLoS ONE、Scientific Reports 这类发文章较大的综合性OA 期刊，也在排行榜中占有一席之地。尽管从影响因子上来说，PLoS ONE、Scientific Reports 等期刊相对较低，但是其中不乏一些短小、有意思的工作，而这些期刊也为肠道微生物组领域贡献了一定高引用论文。此外， Microbiome、ISME Journal、 Gut Microbes 等微生物学期刊也榜上有名。（图 2.2.14）

图 2.2.14 2000-2023 年 H 指数排名前 20 位的主流期刊

2.2.8 学科分类

基于 WOS 划分的研究大类进行分析发现，研究热点与多个学科有关，如微生物学、食品科学与技术、生物化学与分子生物学、药理学、营养学、免疫学、应用化学、生物技术与应用微生物学、农牧渔与动物科学、医学、环境科学、胃肠病学和肝病学、肿瘤学、细胞生物学等诸多学科，充分体现了肠道微生物组是一个融汇了多学科的交叉领域（图 2.2.15）。

图 2.2.15 WOS 学科分类排名前 20 位的学科 

2.2.9 流行关键词

在作者关键词频次分析发现，除了肠道微生物组的核心词汇外（检索用词），频次最高的是益生菌（Probiotics）, 相关关键词还包括乳酸杆菌、双歧杆菌、益生元等高频关键词。炎症（Inflammation）、肥胖（Obesity）、炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease）、结直肠癌（Colorectal Cancer）、失调（Dysbiosis）、抗生素（Antibiotics）等与疾病相关的关键词也有较高的频次，反映出研究者对肠道微生物组在疾病发生发展过程中扮演角色的关注。短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids）、代谢组学（Metabolomics）等与微生物代谢物相关的关键词频次也较高，表明当前肠道微生物组研究对机制的挖掘更加深入。此外，饮食（Diet）也入选前 20 位，凸显肠道微生物组的营养属性及其与饮食的密切关联。（图 2.2.16、图 2.2.17）

图 2.2.16 2000-2023 年词频排名前 20 位的作者关键词

图 2.2.17 2000-2023 年词频排名前 100 位的作者关键词词云

我们对 2019-2023 年的作者关键词也进行了分析。与 2000-2023 年的总体关键词情况相比，近 5 年关键词排名前 20 位的词汇中出现了肠 - 脑轴（Gut-Brain Axis）。如今，肠 - 脑轴已经成为肠道微生物组研究领域的热点之一，越来越多的研究发现自闭症谱系障碍、抑郁症、阿尔茨海默病等多种神经精神相关疾病，均与肠道微生物组紧密相关。代谢组学（Metabolomics）的排名进一步提升，反映出当前研究者越来越多地将肠道微生物组与代谢组联系在一起，通过多组学联合分析揭示肠道微生物组的作用机制。此外在云图中，我们也能看到“SARS-CoV-2”“Covid-19”等与新冠相关的词汇。（图 2.2.18、图 2.2.19）

图 2.2.18 2019-2023 年词频排名前 20 位的作者关键词

图 2.2.19 2019-2023 年词频排名前 100 位的作者关键词词云