Sabe-se que o estado nutricional afeta a reprodução, pois uma quantidade adequada de energia é necessária para o início da puberdade e a fertilidade. A regulação da ingestão alimentar é modulada pela leptina, que age no núcleo arqueado do hipotálamo (ARH), inibindo a síntese de neurotransmissores orexígenos neuropeptídio Y (NPY) e o peptídeo relacionado com Agouti (AgRP) e estimulando os anorexígenos pró-opiomelanocortina (POMC). No ARH, encontram-se também a população de neurônios kisspeptinérgicos, considerados os neuromoduladores mais importantes dos neurônios que sintetizam o hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH). Estudos eletrofisiológicos evidenciaram que as kisspeptinas são capazes de excitar diretamente os neurônios POMC e, inibir os neurônios AgRP. No entanto, os mecanismos neurais pelos quais a homeostase energética afeta a reprodução não são completamente elucidados. O objetivo do trabalho foi verificar se o jejum de 24 horas afeta as funções reprodutivas mediante a modulação da atividade de neurônios kisspeptinérgicos hipotalâmicos. Utilizamos estratégias neuroanatômicas e eletrofisiológicas para determinar os efeitos do jejum ou da restrição calórica, em inglês food restriction (FR), sobre o ciclo estral e fertilidade. Fêmeas adultas foram individualizadas e mantidas em dieta ad libitum (controle), submetidas ao jejum por 24 horas, ou submetidas a FR de 60%. Um subgrupo dos animais foi alimentado ad libitum após os testes (jejum ou FR). As fêmeas do grupo jejum e FR apresentaram mudanças significativas no peso corporal e ciclo estral, mas sem alterações na reprodução. O jejum induziu aumento da expressão da c-Fos no ARH, mas sem colocalização com neurônios kisspeptinérgicos. No ARH, o jejum induziu a redução de genes como Kiss1, Cartp, Th e Pomc e o aumento da expressão dos genes Agrp e Npy. Além disso, o jejum suprimiu o pico de secreção do hormônio luteinizante (LH) esperado na tarde de proestro e, induziu o aumento significativo do hormônio folículo estimulante (FSH), sem correlação direta com modificações esperadas no ciclo estral. Para determinarmos se as alterações observadas eram acompanhadas por modulação da atividade de neurônios kisspeptinérgicos realizamos experimentos eletrofisiológicos. Não foram observadas alterações significativas na atividade de neurônios kisspeptinérgicos do núcleo anteroventral periventricular e periventricular anterior (AVPV/PeN). No entanto, ao registrarmos as correntes pós-sinápticas inibitórias (sIPSC) em células kisspeptinérgicas do ARH de fêmeas, verificamos que o jejum diminuiu a frequência e amplitude das sIPSC, sugerindo que o jejum é suficiente para modular a transmissão GABAérgica que atua sobre neurônios kisspeptinérgicos do ARH de fêmeas. Demonstramos ainda que a administração de neuropeptídio Y (NPY, 100nM) em fêmeas mantidas com ração ad libitum induz a hiperpolarização do potencial de membrana apenas de neurônios kisspeptinérgicos do ARH, sendo esse efeito bloqueado por antagonistas de receptores GABAérgicos, glutamatérgicos e tetrodotoxina. Nossos achados sugerem que neurônios kisspeptinérgicos do ARH compõem a via neural através da qual alterações de gasto energético são transmitidas ao eixo hipotálamo-hipófise-gônadas.

It is well known that nutritional status affects the reproduction, since an adequate amount of energy is necessary for puberty onset and fertility. The regulation of food intake and energy balance are modulated by leptin, which acts primarily on the arcuate nucleus (ARH), inhibiting the synthesis and secretion of orexigen neurotransmitters neuropeptide Y (NPY) and the Agouti-related peptide (AgRP) and stimulating the proopiomelanocortin (POMC). In ARH, there is also the population of kisspeptin neurons, which are considered the most important neuromodulator of gonadotrophin releasing hormone neurons (GnRH). Electrophysiological studies have shown that kisspeptins are able to directly excite POMC neurons and to indirect inhibit AgRP neurons. However, the neural mechanisms which control of food intake and reproduction have not yet been elucidated. In the present study we used neuroanatomic strategies, electrophysiological and genetically modified animals to determine the effects of fasting or food restriction (FR) on the estrous cycle and fertility. Adult females were individualized and maintained on an ad libitum diet (control) or fasted for 24 hours, or individualized and maintained on ad libitum chow or submitted to 60% FR A subgroup of animals was fed ad libitum after testing (fasting or FR). Females in the fasting and FR groups showed significant changes in body weight and estrous cycle, but without changes in reproduction. Fasting induced an increase in c-Fos expression in ARH, but without colocalization with kisspeptinergic neurons. In ARH, fasting induced the reduction of genes such as Kiss1, Cartp, Th and Pomc and increased the expression of Agrp and Npy genes. In addition, fasting suppressed the peak of luteinizing hormone (LH) secretion expected in the afternoon of proestrus and induced a significant increase in follicle stimulating hormone (FSH), without direct correlation with expected changes in the evaluation of the estrous cycle. To determine whether the observed changes would be sufficient to modulate the activity of kisspeptinergic neurons, we performed electrophysiological experiments. In general, no significant changes were observed in the activity of kisspeptinergic neurons in the anteroventral periventricular and anterior periventricular nucleus (AVPV/PeN). However, when we recorded inhibitory postsynaptic currents (sIPSC) in female ARH kisspeptinergic cells, we found that fasting decreased the frequency and amplitude, suggesting that fasting is sufficient to modulate the GABAergic transmission that acts on ARH kisspeptinergic neurons of females. In addition, we also demonstrated that the administration of neuropeptide Y (NPY, 100nM) induces membrane potential hyperpolarization only of ARH kisspeptinergic neurons, this effect being blocked by GABAergic, glutamatergic receptor antagonists. Our findings suggest that ARH kisspeptinergic neurons compose the neural pathway through which changes in energy expenditure are transmitted to the hypothalamic-pituitary-gonadal axis.