ERA’S JOURNAL OF MEDICAL RESEARCHVOL.3 NO.1
Short Communication


LEPTIN, THE MEDIATOR OF ENERGY RESERVE HAS ROLE IN FERTILITY: 
                                      A REVIEW

                                      Nitin Pandey

                                  Department of Physiology
      Era's Lucknow Medical College and Hospital, Lucknow, Uttar Pradesh India– 226003


ABSTRACT
                                                                    Address for correspondence 
Leptin, an adipocytokine was discovered in 1994 as putative hormone 
                                                                      Dr. Nitin Pandey
involved in appetite control acting at hypothalamic level. Since its discovery 
                                                                    Department of Physiology
lot of work has been done over this novel molecule and in variety of 
                                                                Era's Lucknow Medical College and 
physiological domains. Previously it was speculated that fertility, which is the 
                                                                  Hospital, Lucknow–226003, India
basis of species progression has link with total body mass and energy.  Leptin 
                                                                    568 Kha/448A Geetapalli, 
which is involved both in appetite regulation and reproductive process is 
                                                                Alambagh,Lucknow (U.P.) PIN–226005
thought to be have role in fertility regulation. Leptin is secreted from adipose 
                                                                  Email: drnitinpandey@gmail.com
tissue, which is marker of energy reserve of the body. In this review the role of 
leptin in regulation of fertility has been discussed.

 Keyword: Leptin, Adipocytokine, Body Mass and Fertility

                                                reproductive development.
INTRODUCTION  
Leptin, the obese (ob) gene product, is synthesized and 
                                                LEPTIN AS A SIGNAL OF NUTRITIONAL 
secreted exclusively by adipocytes (1). Serum leptin 
                                                STATUS LINKED TO THE REPRODUCTIVE 
levels correlate with the amount of body fat in rodents and 
                                                PROCESS
humans (2, 3) and regulate the amount of food intake by 
                                                 The amount of body fat stored is known to influence 
monitoring energy reserves through interaction with 
                                                fertility, indicating a link between adipose tissue and 
hypothalamic leptin receptors (4). Leptin binds to its 
                                                reproductive system (15). An interesting hypothesis is 
receptors on the cell membrane and is involved in the 
                                                that leptin is a peripheral signal indicating the adequacy 
activation of signal transducer and activator of 
                                                of nutritional status for reproductive function (16). 
transcription–3 (STAT3), a member of the signal 
                                                Therefore it seems possible that low leptin 
transducer and activator of transcription family of 
                                                concentrations indicate a status of inadequate 
proteins (5). In humans at least four types of splice 
                                                nutritional stores and could prevent an unwanted 
variants of OB–R messenger ribonucleic acid (mrna) 
                                                pregnancy which demands additional energy to support 
encoding proteins have been identified; they differ in the 
                                                a growing fetus. 
length of their cytoplasmic domains (6). Although the 
                                                It is relatively well documented that leptin's central 
long form, referred to as OB–RL, has the full–length 
                                                action is mediated via hypothalamic NPY gene 
variant, three types of short forms, B219.1 to B219.3, lack 
                                                expression (17). In response to energy restriction or 
several sequences that are responsible for intracellular 
                                                fasting, it is proposed that NPY gene expression 
signaling (6). In addition to the action on energy 
                                                increases in response to a reduction in circulating leptin 
metabolism, leptin appears to influence various 
                                                levels. In support of this hypothesis, Ob–Rb is 
reproductive functions. Injecting leptin into ob/obmice 
                                                coexpressed in NPY neurons in the arcuate nucleus of 
that are infertile and with low levels of gonadotropin 
                                                the hypothalamus in mice (18). The increase in NPY 
increases the weight of the uterus and ovaries and the 
                                                production has been postulated to decrease the 
number of follicles (7), resulting in restoration of fertility 
                                                stimulatory input to downstream neural pathways that 
(8). Administering leptin treatment to normal female 
                                                ultimately reach the GnRHneurons. The evidence for 
mice accelerates puberty (9), and in humans higher leptin 
                                                neuroendocrine effects of leptin on GnRHrelease is 
levels have been shown to relate to the earlier onset of 
          EJMR
                                                convincing. Increased gonadotropin secretion 
menarche (10). These actions of leptin are considered to 
                                                consistently occurs as a result of leptin treatment in 
be mediated mainly through brain OB–R. In contrast, the 
                                                ob/ob mice and undernourished animals, presumably 
m–rnaand protein of leptin and OB–R m–rnaare also 
                                                removing the inhibition of GnRH release by NPY 
expressed in peripheral reproductive tissue, including 
                                                (7, 8).  Therefore, leptin communicates the size of the 
granulosa cells (11, 12), cumulus cells (6, 11) of human 
                                                adipose reserve to the hypothalamus. Leptin is also 
preovulatory follicles, oocytes and embryos (11), and 
                                                synthesized in the reproductive tissues and it is related 
human placental trophoblasts (13, 14). These findings 
suggest that leptin plays a physiological role in early 

                                            47                        Leptin, the mediator of energy reserve has role in fertility: a review



                                                process.
to the hypothalamus–pituitary–ovary axis function. 
                                                  REFERENCES
Gonadotrophin releasing harmoneand LH pulses can 
be related to leptin actions. Leptin affects directly the 
function of reproductive organs via paracrine effects, 
                                                1. Zhang Y, Proenca R, Maffei M, Barone M, 
and may regulate oestradiol synthesis. In addition, 
                                                        Leopold L, Friedman JM.Positional cloning 
oestradiol concentrations could also influence leptin 
                                                      of the mouse obese gene and its human 
synthesis. Leptin may be a signal of metabolic status to 
                                                        homologue. Nature.1994 ;(372);425– 432
the reproductive system.

                                                2. Maffei M, Halaas J, Ravussin E, et al. Leptin 
ROLE OF LEPTIN IN IMPLANTATION
                                                        levels in human and rodent: measurement of 
Leptin is a small pleiotropic peptide (16 k Da) 
                                                        plasma leptin and ob RNA in obese and 
composed of 146 amino acid that was previously 
                                                        weight–reduced subjects. Nat Med. 
supposed to be related with homeostasis of energy 
                                                          1995;(1);1155–1161.
and food consumption and fertility (19) . But some 
                                                3. Considine RV, Sinha MK, Heiman ML, et al. 
animal studies has also supported its role in 
                                                        Serum immunoreactiveleptin concentrations 
implantation. As we know that embryonic 
                                                      in normal–weight and obese humans. N Engl J 
implantation is a crucial event in reproductive 
                                                        Med. 1996;(334);292–295.
success and is dependent on the interaction between 
                                                4. Tartaglia LA, Dembski M, Weng X, et al. 
the embryo and receptive endometrium. Study 
                                                        Identification and expression cloning of a 
supporting this is that in 1994 (1) demonstrated I 
                                                        leptin receptor, OB–R. Cell.1995; 
ob/obknock out mice that deficiency in leptin 
                                                        (83);1263–1271.
synthesis is related to obesity and sterility.  The 
fertility of these animals is recovered with exogenous 
                                                5. Vaisse C, Halaas JL, Horvath CM, Darnell Jr 
leptin treatment and not by food restriction, 
                                                        JE, Stoffel M, Friedman JM. Leptin activation 
suggesting that leptin is necessary for normal 
                                                      of Stat3 in the hypothalamus of wild–type and 
reproductive function(8). This was further supported 
                                                        ob/ob mice but not db/db mice. Nat 
that leptin is crucial for implantation process in 
                                                          Genet.1997;(14);95–97. 
mouse (20). 
                                                6. Cioffi JA, Van Blerkom J, Antczak M, Shafer 
   There exist a considerable data with respect to 
                                                      A, Wittmer S, Snodgrass HR.  The expression 
probable involvement of leptin in human 
                                                      of leptin and its receptors in pre–ovulatory 
embryonic implantation process. The expression 
                                                        human follicles. Mol Hum Reprod.1997; 
of the leptin receptor in human endometrium has 
                                                        (3);467– 472.
been described (21, 22) .
                                                7. Barash IA, Cheung CC, Weigle DS, et 
ROLE OF LEPTIN IN MALE REPRODUCTIVE 
                                                        al.Leptin is a metabolic signal to the 
SYSTEM
                                                        reproductive system. Endocrinology
ecently one animal study observed the role of 
                                                        1996;(137);3144 –3147.
Leptin in leydig cell function and spermatogenesis. 
                                                8. Chehab FF, Lim ME, Lu R Correction of the 
Administration of subphysiological to 
                                                        sterility defect in homozygous obese female 
physiological doses of leptin to leptin deficient 
                                                        mice by treatment with the human 
obese mouse, improved Leydig cell function and 
                                                        recombinant leptin. Nat Genet.1996;(12);318 
spermatogenesis (23).
                                                        –320.

                                                9. Ahima RS, Dushay J, Flier SN, Prabakaran D, 
CONCLUSION
                                                        Flier JS. Leptin accelerates the onset of 
Leptin, an adipocytokine was discovred as having role 
                                                        puberty in normal female mice. J Clin Invest
          EJMR
in appetite control also has been found to be involved 
                                                        1997;(99);391–395.
in reproductive physiology. So from above discussion 
it is evident that a sufficient body mass and energy 
                                                10. Matkovic V, Ilich JZ, Skugor M, et al. Leptin is 
level in the body is directly related to fertility status. 
                                                        inversely related to age at menarche in human 
Leptin being involved in both appetite regulation and 
                                                        females. J ClinEndocrinolMetab.1997; 
male and female reproductive process is putative 
                                                        (82);3239 –3245.
mediator and link between these physiological 
                                                11. Antczak M, Van Blerkom J, Clark A. A novel 

                                            48 2016ERA’S JOURNAL OF MEDICAL RESEARCHVOL.3 NO.1Jan–Jun



                                                        TrayhurnP: Coexpression of leptin receptor 
  mechanism of vascular endothelial growth 
                                                        and preproneuropeptide Y mrnainarcuate 
  factor, leptin and transforming growth factor–
                                                        nucleus of mouse hypothalamus. J 
  b2 sequestration in a subpopulation of human 
                                                          Neuroendocrinol1996;(8); 733–735, 
  ovarian follicle cells. Hum Reprod
  1997;(12);2226 –2234.
                                                19. Gonza´lez RR, Simon C, Caballero–Campo P, 
                                                        Norman R, Chardonnens D, Devoto L and 
12. Karlsson C, Lindell K, Svensson E, et al.    
                                                        Bischof P Leptin and reproduction. Hum 
             Expression of functional leptin receptors 
                                                        Reprod Update 2000;(6);290–300.
             in the human ovary. J ClinEndocrinolMetab.   
                                                20. Malik NM, Carter ND, Murray JF, 
            1997;(82);4144–4148.
                                                        Scaramuzzi RJ, Wilson CA and Stock MJ  
                                                        Leptin requirement for conception, 
13. Masuzaki H, Ogawa Y, Sagawa N, et al.  
                                                        implantation and gestation in the mouse. 
  Nonadipose tissue production of leptin: leptin 
                                                        Endocrinology 2001;(142);5198–5202.
as a novel placenta–derived hormone in 
  humans. Nat Med. 1997;(3);1029 –1033.
                                                21. Alfer J, Muller–Schottle F, Classen–Linke I, 
                                                        von Rango U, Happel L, Beier–Hellwig K, 
14. Senaris R, Garcia–Caballero T, Casabiell X, et 
                                                        Rath W and Beier HM The endometrium as a 
  al.Synthesis of leptin in human placenta. 
                                                        novel target for leptin: differences in fertility 
  Endocrinology.1997 ;(138);4501– 4504.
                                                        and subfertility. Mol Hum Reprod 
  15. Frisch RE. The right weight: body fat, 
                                                          2000;(6);595–601.
  menarche and ovulation.BallieresClin. 
                                                22. Kitawaki J, Koshiba H, Ishihara H, Kusuki I, 
  Gynaecol. 1990; (4); 419–439.
                                                        Tsukamoto K and Honjo H Expression of 
16. Tataranni PA, Manroe MB, Dueck ca. 
                                                        leptin receptor in human endometrium and 
  Adipocity, plasma leptin concentration and 
                                                        fluctuation during the menstrual cycle. 
  reproductive function in active and sedentary 
                                                        ClinEndocrinolMetab 2000;(85);1946–1950.
  females. Int. J. Obs. Relat. Metab. Disord. 
                                                23. Hoffmann A, Manjowk GM, Wagner IV, 
  1997; (21); 818–21.
                                                        Klöting N, Ebert T, Jessnitzer B, LössnerU, 
17. Hakansson ML, Hulting AL, Meister B: 
                                                        Stukenborg JB, Blüher M, Stumvoll M, Söder 
  Expression of leptin receptor mrnain the 
                                                        O, Svechnikov K, Fasshauer M, Kralisch S. 
  hypothalamic arcuate nucleus––relationship 
                                                        Leptin Within the Subphysiological to 
  with NPY neurones. Neuroreport 1997;(7); 
                                                          Physiological Range Dose Dependently 
  3087–3092, 
                                                        Improves Male Reproductive Function in an 
18. Mercer JG, Hoggard N, Williams LM, 
                                                        Obesity Mouse Model. Endocrinology. 2016 
  Lawrence CB, Hannah LT, Morgan PJ, 
                                                          ;157(6);2461–8. 










          EJMR







                                            49