线粒体炫的文献计量学分析

张雪松，石树青，胡元会

2008年，北京大学程和平院士团队首次提出“线粒体炫”概念[1]，指出线粒体炫是一种时程10 s、随机产生的线粒体动态活性事件，首次被定位于线粒体基质的环状重排的黄色荧光蛋白（cpYFP）检测到。在哺乳动物心肌细胞、软骨细胞、上皮细胞、神经元、神经胶质细胞、骨骼肌纤维、成纤维细胞、多种肿瘤细胞系中以及分离的单个线粒体、离体跳动的心脏、斑马鱼、小鼠中均可以检测到线粒体炫的发生[1-7]。目前，有关线粒体炫的研究认为，线粒体炫与能量代谢、应激响应、疾病和衰老等过程密切相关，调控线粒体炫信号可能为线粒体相关疾病的研究提供新策略[8]。本文采用文献计量学方法，基于WOS数据库收录的关于线粒体炫的资料，对文献进行梳理，较为直观的展示其发展趋势，有助于掌握此研究领域的热点。

1 材料与方法

1.1 文献检索数据来源：WOSCC。检索策略：主题=mitoflash* OR mitochondrial flash* OR superoxide flash*，时间选择2008年1月至2021年11月。检索日期：2021年11月14日。将检索得到的数据以纯文本格式导出，并命名为download_***格式。

1.2 方法利用CiteSpace V 5.8.R1对检索的文献进行可视化图谱展示。参数设置如下：Time Slices:#Year PerSlice=1;Slection Criteria:k=25;Pruning:Pathfinder-Pruning sliced networks and Pruning the merged network。使用CiteSpace进行合著、共被引及共现分析。合著关系图分别由代表国家、机构、作者元素的节点及节点之间的连线组成。关键词聚类在共现基础上进行“K”聚类，聚类ID越小代表其规模越大。

2 结果

2.1 年度发文量及引用量检索共得到文献132篇，共被引频次3396次（去除自引），H-index为36。由图1可知，年度发文量及被引频次总体呈稳定上升趋势。2019年发文量18篇，达到最高。

图1 年度发文量及被引频次

2.2 合著关系分析—国家、机构、作者共20个国家、127个机构和250名作者为线粒体炫的研究作出贡献（图2~4）。其中中国、美国以及加拿大发文量排名前3，各个国家之间连线较少，应加强国家间合作。北京大学、华盛顿大学以及罗彻斯特大学发文量排名前3。节点外缘的紫色代表高中介中心性，由图3可知，北京大学、波恩大学和华盛顿大学中介中心性高，代表该机构在此研究中地位举足轻重。来自北京大学的程和平院士不仅发文量高，中介中心性也位居第一。

图2 国家可视化图谱

图3 机构可视化图谱

图4 作者可视化图谱

2.3 共被引分析—文献共456篇文献被共引（图5），图6展示了共被引文献的引用时间演变。共被引频次最高的是Wang W 2008年发表在Cell（IF:41.582）上的一篇文献[1]，本文首次在多种细胞类型的单个线粒体内和完整心脏内发现定量和瞬时超氧化物产生事件 —“线粒体炫”，指出线粒体炫的产生与线粒体瞬时通透性转换孔道（mPTP）。

图5 共被引文献可视化图谱

图6 共被引文献时间线视图

开口与通过线粒体电子传递链（ETC）和ATP依赖途径增加超氧化物产生之间的独特功能耦合，线粒体炫活动增加有助于缺氧后在再氧合期间产生的ROS的破坏性爆发，并将线粒体炫作为氧化应激相关疾病的生物标志物。排名第二位的是Fang HQ 2011年发表在Cell Research（IF:25.617）上的一篇文献[9]，本文首次在表达超氧化物生物传感器的mt-cpYFP转基因活小鼠中进行“超氧炫”和瞬时线粒体通透性转变（tMPT）的体内成像，并证实它们与全身葡萄糖代谢的耦合，标志着线粒体功能和ROS信号传导在健康和疾病中研究的重要技术和概念进步。排名第三位的是Ma Q 2011年发表在J BIOL CHEM（IF:5.157）上的一篇文献[4]，本文指出tMPT/超氧炫在氧化应激期间充当介导凋亡反应的早期线粒体信号，并首次证明了其在决定细胞命运方面具有高度有效的局部线粒体ROS信号传导。图7展示了前3篇共被引文献的引用次数的年度变化以及彭南特图。

图7 共被引文献引用次数变化及彭南特图

2.4 共现分析—关键词关键词对研究热点进行合理描述，反映论文的核心内容。运行citespace生成包含273个节点和884条线的关键词共现图谱（图8A），对关键词进行中介中心性计算，将频次和排名前10的关键词归纳见表1。在关键词共现基础上进行聚类，得到15个聚类群（图8B），聚类具体信息详见表2。图9勾画出聚类之间的关系以及关键词的历史跨度。

表1 频次及中心性排名前10的关键词

表2 各聚类具体信息

图8 关键词共现及聚类图

图9 关键词时间线视图

3 讨论

本研究利用CiteSpace软件对2008～2021年WOS核心合集数据库中线粒体炫相关文献进行分析，并对文献中国家、机构、作者、共被引文献以及关键词进行深入挖掘，从多个角度综合分析知识图谱。共被引文献分析可以指导此研究领域的基本方向或热点问题。引用排名前3的文献是该领域的核心文献，值得深入研究。对关键词共现及聚类相结合进行分析，总结如下：

线粒体炫发生的前提条件是线粒体处于可兴奋的状态，线粒体呼吸保持正常运行[10]、有氧环境[11]以及mPTP的随时瞬时开放[12]对于线粒体炫的发生发挥重要作用。ETC抑制剂—复合物Ⅰ~Ⅳ有效抑制线粒体炫的发生[1]。通过心脏特异性敲除复合物Ⅰ的组装亚基Ndufs4来限制电子进入复合物Ⅰ，抑制心肌细胞中的线粒体炫活动[13]。线粒体炫在线粒体DNA和ETC缺失的ρ0143B人骨肉瘤中不表达[1]。mPTP激动剂增加线粒体炫发生频率，Cyclophilin D（CyPD）是mPTP的重要调控分子，使用CyPD的抑制剂环孢素酶A或在心脏中敲除CyPD均使线粒体炫发生频率减半[1,14]。线粒体炫的ROS组分（超氧炫）[15]和基质Ca2+[16]升高都作为信号发挥作用。线粒体Ca2+信号调节线粒体mPTP的开放以及ROS的产生，线粒体炫频率与HeLa细胞中稳定的线粒体Ca2+浓度之间呈正相关[16,17]。在线粒体炫发生过程中，ROS和Ca2+可协同增加线粒体炫发生频率[18]，其他阈值下的Ca2+浓度在增加线粒体炫活性的同时，使线粒体基底ROS轻度增加[16]。Hou等[19]研究发现，EFHDI作为一种新型线粒体Ca2+传感器，在不改变线粒体Ca2+、ROS产生和线粒体呼吸的情况下调节线粒体炫频率，这可能是Ca2+调节线粒体炫发生的一种潜在机制。

研究表明，线粒体炫与能量代谢相关，为心肌细胞提供过剩底物刺激线粒体呼吸加速，细胞内ATP水平升高，伴随线粒体频率增加，线粒体炫频率的降低有助于提高ATP的稳定性[13,16,20]；有学者将线粒体炫发生频率作为线粒体代谢状态的生物标志物[8]。线粒体炫参与细胞分化、增殖及干性维持[21]，推动HeLa细胞氧化应激发生后死亡进程，对CyPD和Bcl-2介导的细胞凋亡敏感[4]，是氧化应激的重要感受器[6]。线虫早期的线粒体炫频率可以预测其寿命，与个体寿命呈负相关，表明线粒体炫参与个体衰老进程[22]。应仲富等研究发现，线粒体炫能增加TET2蛋白结合到干细胞关键蛋白Nanog的启动子，降低启动子的甲基化水平，从而提高Nanog的表达促进重编程，首次提出在细胞命运决定中，线粒体炫能通过调控表观遗传学影响细胞命运。上述实验结果为将线粒体炫作为线粒体相关疾病病理学研究和医疗干预研究新视角提供基础支持，或将成为未来研究趋势。

本研究不仅体现了线粒体炫相关领域整体的研究现状，而且以图谱的形式呈现当前研究热点，可为研究人员提供更多参考。