哺乳动物的冬眠包括强烈的新陈代谢和体温的降低。哺乳动物有七个目，其中啮齿类的几个科是冬眠的。其中，人们对地松鼠的内源性年轮时钟在协调关键季节活动中的作用进行了广泛的研究。虽然不是所有的松鼠都冬眠，但像大黄腹土拨鼠（Marmota flaviventris）或13线地松鼠（Ictidomys tridecemlineatus）这样的地松鼠会从10月冬眠到4月。
冬眠可以被看作是一段很长的睡眠，但长达数月的冬眠会引发一些问题，最重要的是这些动物如何保持肌肉强健。例如，人类在卧床休息的10天内就会失去大约14%的肌肉力量。健康老年人卧床休息10天对功能的影响另一方面，地松鼠在冬眠时不会失去肌肉张力，相反，在冬眠期间，即使没有食物输入能量，它们也能保持肌肉张力在正常水平。他们是如何在长达数月的麻木状态下保持肌肉张力的？
现在，一项新的研究揭示了一条重要线索：松鼠肠道中的细菌帮助它们回收废物，为肌肉提供构建代谢模块，这是首次表明肠道微生物在冬眠中发挥了这一作用。Mattew Regan等对47只13线地松鼠（Ictidomys tridecemlineatus）进行了约6个月的冬眠季节研究。他们描述了冬眠松鼠尿素氮回收机制的分子过程，认为这是肠道微生物产生这种适应性生理过程的功能。
氮是构成肌肉组织的基本成分，通常哺乳动物从富含蛋白质的食物中获取氮。当氮负平衡发生时，离开身体的氮比进入身体的氮多，从而导致构建和修复细胞和组织所需的氮不足。研究小组考察了废化学尿素的作用。身体需要氮来生成新的肌肉，之前的研究表明冬眠的地松鼠通过回收尿素来获取氮。然而，他们是如何做到这一点的还不清楚。为了解开这个谜团，研究小组给地松鼠注射了一种含有氮的尿素，这种氮可以被追踪到全身。一些被标记的氮进入了松鼠的肝脏、肠道和肌肉，展示了向肌肉提供氮的替代途径，并让它们维持蛋白质平衡。因此，当松鼠进入冬眠期时，它的肠道微生物不再有规律地进食，它们的反应是随着冬眠期的进展，提高它们处理尿素的能力，更有效地循环利用尿素。
作为一个对照，实验在一些松鼠身上注射了抗生素，以削弱它们的肠道微生物群，防止动物将大量的尿素转化为有用的代谢基石。结果是，与那些有健康微生物群的松鼠相比，这些松鼠体内较少标记的氮从尿素进入肠道、肝脏和肌肉。
这些可能是松鼠的数据，但它有潜在的应用于人类。我们失去肌肉不仅是因为营养不良、缺乏锻炼或衰老;宇航员在长时间的太空任务（火星？）中，如果没有抵抗重力的锻炼，也会失去肌肉。这项研究可能进一步加深我们对微生物如何利用尿素的理解，并可能导致治疗方法的发展，以增强人类微生物组防止肌肉萎缩的能力。
冬眠是哺乳动物的一种策略，它利用新陈代谢的可塑性来减少能量需求，实现长期禁食。禁食可以缓解冬季食物短缺，但会消除饮食中的氮元素，危害人体蛋白质平衡。在这项研究中，我们发现了冬眠的13线地松鼠（Ictidomys tridecemlineatus）肠道微生物介导的尿素氮循环。尿素分解的肠道微生物将尿素氮转化为代谢物，被宿主吸收，而氮又重新进入松鼠的蛋白质库。冬末长时间禁食后尿素氮循环最大，此时肠道组织尿素转运体丰度和微生物组尿素酶基因丰度最高。这些结果揭示了冬眠期间肠道微生物群的功能，并提示尿素氮循环可能有助于其他单胃动物蛋白质平衡的机制。
