From waste to resource: a biophysical investigation on the bioactivity of hop leaves extract, a focus on amyloid aggregation

Hop plants contain bioactive compounds in all its parts, from the cones to the leaves and roots; these compounds show interesting antioxidant and antibacterial properties, and also ability to interfere with the process of amyloid aggregation, which are the fingerprints of many diseases, especially neurodegenerative ones. Hops will be a possible medicinal drug for the well-being of human health, and an extensive experimental work to test its efficiency has been performed by the scientific community with this purpose. After the cones are harvested, which are mainly used for beer production, the hop’s plant biomass must be disposed of. The main idea of this project was to exploit the bioactive compounds extracted from the waste of the hop plant, in particular from leaves. It was crucial to understand how to optimize the extraction of bioactive compounds and to make possible their integration in different kind of products. The objective of this study was hence to evaluate the biological activity of hop leaves extracts, particularly their ability to influence the amyloid aggregation process. Several extraction protocols were optimized by evaluating their antioxidant potential. Alcoholic and aqueous extracts were tested on the amyloid aggregation process of human insulin and amyloid beta peptide, and their concentration to inhibit the amyloidogenesis was determined. . Hop leaves extracts cytotoxicity was evaluated, too. Extracts in glycerin were selected for inclusion in biocosmetics products, and increased their shelf life. The results show that the waste biomass of hops contains bioactive compounds whose synergic presence provides many properties, from the antioxidant to the inhibitory to the amyloid aggregation processes, which could promote their use.

La pianta di luppolo contiene composti bioattivi in tutte le sue parti, dai coni alle foglie e radici; questi composti mostrano interessanti proprietà antiossidanti e antibatteriche, oltre a capacità di interferire con il processo di aggregazione amiloide, processo coinvolto in molte malattie, in particolare quelle neurodegenerative. Il luppolo potrà essere un possibile farmaco per il benessere della salute umana e la comunità scientifica ha condotto a tal fine un ampio lavoro sperimentale per testarne l'efficacia. Dopo la raccolta dei coni, che vengono utilizzati principalmente per la produzione di birra, la biomassa della pianta del luppolo deve essere smaltita. Il progetto si proponeva di valorizzare i composti bioattivi estratti dai residui della pianta del luppolo, in particolare dalle foglie. Era fondamentale capire come ottimizzare l'estrazione dei composti bioattivi e rendere possibile la loro integrazione in diversi tipi di prodotti. Lo scopo di questo studio era quindi quello di valutare l'attività biologica degli estratti di foglie di luppolo, in particolare la loro capacità di influenzare il processo di aggregazione amiloide. Diversi protocolli di estrazione sono stati ottimizzati valutando il loro potenziale antiossidante. Gli estratti alcolici e acquosi sono stati testati sul processo di aggregazione amiloide dell'insulina umana e del beta peptide amiloide, determinando un effetto dose-dipendente. È stata valutata anche la citotossicità degli estratti di foglie di luppolo. Gli estratti in glicerina sono stati selezionati per l'inclusione nei prodotti biocosmetici e ne hanno aumentato la durata di conservazione. I risultati mostrano che la biomassa di scarto del luppolo contiene composti bioattivi la cui presenza sinergica fornisce molte proprietà, dai processi antiossidanti fino agli inibitori all'aggregazione amiloide, che potrebbero promuovere il loro uso.