I slutningen af 1940’erne og i starten af 1950’erne udførte Ussing en række forsøg med de cellelag – epitelerne – der dækker kroppens indre og ydre flader. Han brugte frøhud til undersøgelser, for frøhud er relativt tynd med kun ét enkelt lag epitelceller. Resultaterne viste, at iontransport ikke kun sker passivt, men er en aktiv og reguleret proces. Dette blev afgørende for forståelsen af mange fysiologiske funktioner og sygdomme, blandt andet cystisk fibrose.

Indtil da havde man troet, at ioner kun fulgte koncentrationsforskelle over membraner. Inspireret af August Kroghs (1874-1949) hypotese fra 1930’erne bekræftede Ussing, at levende væv kan bruge energi til aktiv iontransport. Han var dog i begyndelsen skeptisk, fordi hypotesen udfordrede den etablerede opfattelse af celler som relativt passive systemer, der blot fulgte fysiske og kemiske love. Først da Ussing udviklede sine egne målemetoder og fik direkte eksperimentelle beviser, blev han overbevist – og viste, at Krogh havde haft ret.

Det var under dette arbejde, at han konstruerede det apparat, der senere fik navnet Ussing-kammeret – et redskab, som hurtigt blev en international standard inden for fysiologisk forskning.

Med sit kammer viste Ussing, at epitelcellerne i frøhuden aktivt transporterer natrium-ioner ved at bruge energi fra ATP, cellens vigtigste energimolekyle. Han påviste samtidig, at klorid og vand passerer passivt gennem membranen uden energibehov. Dermed blev grundlaget lagt for skelnen mellem aktiv og passiv transport i cellebiologien.

Ussings arbejde markerede et gennembrud i forståelsen af biologisk elektricitet, som på dette tidspunkt var et relativt underbelyst emne. I 1949 introducerede han den såkaldte flux-ratio-ligning til analyse af iontransport i celler. Ligningen beskriver forholdet mellem ioner, der bevæger sig ind i og ud af cellen, idet disse varierer mellem forskellige epitelceller, ligesom forholdet mellem aktive og passive transportveje for ioner gør det.

Sammen med biofysikeren Ove Sten-Knudsen (1919-2007) viste Ussing senere, at flux-ratio-ligningen også gælder i mere komplekse membransystemer, så længe ionen følger én specifik transportvej. Det gjorde teorien anvendelig i en bred vifte af fysiologiske og biofysiske studier.

Resultaterne banede vejen for Jens Christian Skous (1918-2018) opdagelse af natrium-kalium-pumpen et årti senere. Pumpen flytter aktivt natrium og kalium over cellemembranen og er afgørende for processer som nervecellers signaler og muskelsammentrækninger. For denne opdagelse modtog Skou Nobelprisen i kemi i 1997 som den første dansker i disciplinen.

Opdagelsen af aktiv og passiv iontransport på celleniveau har haft stor betydning for både forskning ogcudvikling. Cellemembrantransport er stadig et centralt og aktivt forskningsområde inden for fysiologi, biokemi og medicin. Ussingkammeret anvendes fortsat i dag til at undersøge, hvordan forskellige stoffer påvirker transporten af ioner i epitelceller – især i tarme, nyrer og luftveje – og spiller en vigtig rolle i lægemiddelforskning.

At studier af frøhud på denne måde senere skulle vise sig afgørende for forståelsen af en alvorlig lungesygdom som cystisk fibrose, hvor kloridtransporten over cellemembranen er defekt, havde ingen forudset. Men netop Ussings studier af iontransport i frøhud lagde grundlaget for den viden, der i dag bruges til at forstå og behandle sygdommen. Ussingkammeret bruges stadig til at teste, hvordan mutationer og lægemidler påvirker salttransporten i luftvejsceller hos patienter med cystisk fibrose.

Kapitlet er skrevet af Kristian Sjøgren.