哺乳动物冬眠时，通过降低新陈代谢来减少能量需求和实现长期禁食，从而度过食物匮乏的冬季。长期禁食期间，动物会促使身体分解肌肉蛋白质获取能量，这一过程被称为肌肉萎缩，产生铵，铵进一步转化为尿素，随尿液排出体外。动物体内不断失去氮，需要通过食物来补充，因为氮对蛋白质和核苷酸的合成至关重要。禁食期间无法从食物获取氮，哺乳动物如何在冬眠时维持蛋白质稳态一直是个谜。

 

 

来自美国威斯康星大学Fariba M. Assadi-Porter教授团队，以冬眠动物地松鼠（Ictidomys tridecemlineatus）为研究对象，揭示了肠道菌群在动物冬眠期间的功能作用，其背后的生物学机制或有助于研究改善肌肉萎缩的干预方法。相关科研成果以“Nitrogen recycling via gut symbionts increases in ground squirrels over the hibernation season”为题，发表在了最新一期的国际期刊《Science》上。

 

研究人员将地松鼠进行分组实验，分别向其腹腔注射13C/15N标记的尿素，一段时间后分组饲喂含13-菊粉或13C-甘露醇的生理盐水。利用稳定同位素标记技术，分析了其肠道菌群介导的尿素氮循环再利用的情况。 

 

结果显示：相较于夏季，冬季地松鼠肠道的尿素通道蛋白表达升高，促进将血液尿素转运至肠腔，且菌群的尿素酶基因及其携带菌丰度升高，促进将肠腔的尿素转化为氨和氨基酸等代谢物。这些菌群代谢物被宿主吸收，再转化为宿主的含氮代谢物和蛋白质，实现氮的回收利用，维持宿主蛋白质稳态。