Il legame della leptina al suo recettore a livello delle cellule ipotalamiche attiva la trasduzione del segnale attraverso più vie neuronali. Il nucleo paraventricolare ipotalamico integra le informazioni provenienti dal nucleo arcuato onde modulare l'attività del sistema nervoso simpatico, che incrementa la spesa energetica, e del sistema vagale, che stimola l'apporto energetico.La leptina è in grado di intervenire in questo complesso sistema di regolazione dell'omeostasi energetica in quanto induce a livello ipotalamico una riduzione della secrezione di NPY e AgRP, mentre stimola la produzione ed il rilascio di POMC e CART (Figura 12). Gli effetti finali risultanti da questa azione combinata sono la diminuzione dell'appetito, con conseguente riduzione dell'assunzione di cibo, e l'aumento della spesa energetica: la leptina si può quindi considerare un ormone anoressizzante.