276 resultados para Compliant parallel mechanisms
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SUMMARYInsulin secretion from pancreatic beta-cells is a fundamental condition for the maintenance of blood glucose levels. During the last decades, important components of the molecular machinery controlling hormone release have been characterized. My PhD thesis was dedicated to the study of new signaling pathways regulating insulin exocytosis and in particular to the role of small monomelic guanine triphosphatase or GTPases controlling the last events of hormone release.The first part of my thesis focused on Ras-like (Ral) RalA and RalB proteins. We investigated the mechanisms leading to activation of Ral proteins in pancreatic beta-cells and analyzed their impact on different steps of the insulin-secretory process. Our results have shown that RalA is the predominant isoform expressed in pancreatic islets and insulin-secreting cell lines. Silencing of this GTPase in INS-IE cells by RNA interference led to a decrease in secretagogue-induced hormone release. The activation of the GTPase, followed by FRET imaging, is triggered by increases in intracellular Ca and cAMP. Defective insulin release in cells lacking RalA is associated with a decrease in the secretory granules docked at the plasma membrane, detected by TIRF microscopy and with strong impairment in PLD1 activation in response to secretagogues. RalA was found to be activated by the exchange factor RalGDS, which regulates hormone secretion induced by secretagogues and the docking step of insulin-containing granules at the plasma membrane. In the second part of this work we have shown that a member of the Rab family, Rab37, is present on insulin-containing secretory granules of pancreatic beta-cells. In addition, our experiments have suggested that Rab37 is required to obtain an optimal insulin secretory response induced by secretogogues and is important for the docking step of insulin-containing granules at the plasma membrane.
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Adequate in-vitro training in valved stents deployment as well as testing of the latter devices requires compliant real-size models of the human aortic root. The casting methods utilized up to now are multi-step, time consuming and complicated. We pursued a goal of building a flexible 3D model in a single-step procedure. We created a precise 3D CAD model of a human aortic root using previously published anatomical and geometrical data and printed it using a novel rapid prototyping system developed by the Fab@Home project. As a material for 3D fabrication we used common house-hold silicone and afterwards dip-coated several models with dispersion silicone one or two times. To assess the production precision we compared the size of the final product with the CAD model. Compliance of the models was measured and compared with native porcine aortic root. Total fabrication time was 3 h and 20 min. Dip-coating one or two times with dispersion silicone if applied took one or two extra days, respectively. The error in dimensions of non-coated aortic root model compared to the CAD design was <3.0% along X, Y-axes and 4.1% along Z-axis. Compliance of a non-coated model as judged by the changes of radius values in the radial direction by 16.39% is significantly different (P<0.001) from native aortic tissue--23.54% at the pressure of 80-100 mmHg. Rapid prototyping of compliant, life-size anatomical models with the Fab@Home 3D printer is feasible--it is very quick compared to previous casting methods.
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Schizophrenia patients exhibit deficits in low-level processing, including pitch discrimination. This deficiency manifests in auditory evoked potentials (AEPs) as an impaired mismatch negativity (MMN), an electrophysiological response to infrequent target stimuli interspersed among frequent standard stimuli that typically peaks ~100ms post-stimulus onset. NMDA receptor antagonists have been shown to block MMN generation in both animals and humans, and NMDA dysfunction has been linked to the underlying pathophysiology of schizophrenia. A parallel line of evidence indicates that glutathione (GSH) regulation is perturbed in schizophrenia patients at the gene, protein and functional levels (Tosic et al., 2006). This GSH dysregulation leads to NMDA receptors' hypofunction through interaction with their redox site (Steullet et al., 2006). The present study aimed to modulate GSH levels in schizophrenia patients and assessed the effects of such a modulation on MMN generation mechanisms. N-acetyl-cysteine (NAC), a GSH precursor, was administered to schizophrenia patients, using a double-blind cross-over protocol. One group received NAC (2g/day) for 60 days and then placebo for another 60 days, and vice-versa for the second group. AEPs from patients were recorded at the onset of the protocol, at the point of cross-over, and at the end of the study. Participants were instructed to manually respond to target stimuli (2kHz pure tones occurring 20% of the time among 1kHz pure tones). Analyses of AEPs recorded at protocol onset indicated that patients (n=11) were significantly impaired in generating the MMN relative to age-matched controls (n=11). Specifically, the global field power (GFP), an index of AEP magnitude, was measured over the 70- 155ms post-stimulus interval and submitted to an analysis of variance (ANOVA). There was a significant interaction between population and stimulus frequency, indicating impaired MMN generation in patients at protocol onset. Analyses of AEPs recorded during administration of NAC (n=7) versus placebo (n=7) revealed the efficacy of this GSH precursor in modulating MMN generation mechanisms. ANOVA of GFP over the 70- 155ms post-stimulus interval, using stimulus frequency and treatment as within-participants variables, revealed a significant interaction and indicated that NAC can ameliorate MMN generation. We discuss these results in terms of potential therapeutic strategies for schizophrenia.
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Mutations of G protein-coupled receptors can increase their constitutive (agonist-independent) activity. Some of these mutations have been artificially introduced by site-directed mutagenesis, others occur spontaneously in human diseases. The analysis of the constitutively active G protein-coupled receptors has provided important informations about the molecular mechanisms underlying receptor activation and drug action.
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The murine model of infection with Leishmania major has allowed the demonstration of a causal relationship between, on the one hand, genetically determined resistance to infection and the development of a Th1 CD4+ cell response, and on the other hand, genetically determined susceptibility and Th2 cell maturation. Using this murine model of infection, the role of cytokines in directing the functional differentiation pathway of CD4+ T cell precursors, has been demonstrated in vivo. Thus, IL-12 and IFN-gamma have been shown to favour Th1 cell development and IL-4 is crucial for the differentiation of Th2 responses. Maturation of a Th2 response in susceptible BALB/c mice following infection with L. major is triggered by the IL-4 produced during the first two days after parasite inoculation. This IL-4 rapidly renders parasite specific CD4+ T cells precursors unresponsive to IL-12. A restricted population of CD4+ T cells expressing the V beta 4V alpha 8 TCR heterodimer and recognizing a single epitope on the LACK (Leishmania Activated C-Kinase) antigen of L. major is responsible for this rapid production of IL-4, instructing subsequent differentiation towards the Th2 phenotype of CD4+ T cells specific for several parasite antigens.
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Although the activation of the A(1)-subtype of the adenosine receptors (A(1)AR) is arrhythmogenic in the developing heart, little is known about the underlying downstream mechanisms. The aim of this study was to determine to what extent the transient receptor potential canonical (TRPC) channel 3, functioning as receptor-operated channel (ROC), contributes to the A(1)AR-induced conduction disturbances. Using embryonic atrial and ventricular myocytes obtained from 4-day-old chick embryos, we found that the specific activation of A(1)AR by CCPA induced sarcolemmal Ca(2+) entry. However, A(1)AR stimulation did not induce Ca(2+) release from the sarcoplasmic reticulum. Specific blockade of TRPC3 activity by Pyr3, by a dominant negative of TRPC3 construct, or inhibition of phospholipase Cs and PKCs strongly inhibited the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry. Ca(2+) entry through TRPC3 was activated by the 1,2-diacylglycerol (DAG) analog OAG via PKC-independent and -dependent mechanisms in atrial and ventricular myocytes, respectively. In parallel, inhibition of the atypical PKCζ by myristoylated PKCζ pseudosubstrate inhibitor significantly decreased the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry in both types of myocytes. Additionally, electrocardiography showed that inhibition of TRPC3 channel suppressed transient A(1)AR-induced conduction disturbances in the embryonic heart. Our data showing that A(1)AR activation subtly mediates a proarrhythmic Ca(2+) entry through TRPC3-encoded ROC by stimulating the phospholipase C/DAG/PKC cascade provide evidence for a novel pathway whereby Ca(2+) entry and cardiac function are altered. Thus, the A(1)AR-TRPC3 axis may represent a potential therapeutic target.
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Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.
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Purpose: The mechanisms by which CD4+CD25+Foxp3+ T cells (Tregs) regulate effector T cells in a transplantation setting and their in vivo homeostasis still remain to be clarified. Using a mouse adoptive transfer and skin transplantation model, we analyzed the in vivo expansion, effector function and trafficking of effector T cells and donor-specific Tregs, in response to an allograft. Methods and materials: Antigen-specific Tregs were generated and expanded in vitro by culturing freshly isolated Tregs from BALB/c mice (H2d) with syngeneic dendritic cells pulsed with an allopeptide (here the Kb peptide derived from the MHC class I molecule of allogeneic H2b mice). Fluorescent-labelled CD4+CD25- naive T cells and donor-antigen-specific Tregs were transferred alone or coinjected into syngeneic BALB/c-Nude recipients transplanted with allogeneic C57BL/6xBALB/c donor skin. Results: As opposed to their in vitro hyporesponsiveness, Tregs divided in vivo, migrated and accumulated in the allograft draining lymph nodes (drLN) and within the graft. The co-transfer of Tregs did not modify the early proliferation and homing of CD4+CD25- T cells to secondary lymphoid organs. But, in the presence of Tregs, effector T cells produced significantly less IFN- and IL-2 effector cytokines, while higher amounts of IL-10 were detected in the spleen and drLN of these mice. Furthermore, time-course studies showed that Tregs were recruited into the allograft at a very early stage posttransplantation and prevented infiltration by effector T cells. Conclusion: Overall, our results suggest that suppression of graft rejection involves the early recruitment of donor-specific Tregs at the sites of antigenic challenge and that Tregs mainly regulate the effector arm of T cell alloresponses.
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Résumé : Le positionnement correct du fuseau mitotique est crucial pour les divisions cellulaires asymétriques, car il gouverne le contrôle spatial de la division cellulaire et assure la ségrégation adéquate des déterminants cellulaires. Malgré leur importance, les mécanismes contrôlant le positionnement du fuseau mitotique sont encore mal compris. Chez l'embryon au stade une-cellule du nématode Caenorhabditis elegans, le fuseau mitotique est positionné de manière asymétrique durant l'anaphase grâce à l'action de générateurs de force situés au cortex cellulaire, et dont la nature était jusqu'alors indéterminée. Ces générateurs de force corticaux exercent une traction sur les microtubules astraux et sont dépendants de deux protéines Gα et de leurs protéines associées. Cette thèse traite de la nature de la machinerie responsable pour la génération des forces de tractions, ainsi que de son lien avec les protéines Gα et associées. Nous avons combiné des expériences de coupure par faisceau laser du fuseau mitotique avec le contrôle temporel de l'inactivation de gènes ou de l'exposition à des produits pharmacologiques. De cette manière, nous avons établi que la dynéine, un moteur se déplaçant vers l'extrémité négative des microtubules, ainsi que la dynamique des microtubules, sont toutes deux requises pour la génération efficace des forces de tractions. Nous avons démontré que les protéines Gα et leurs protéines associées GPR-1/2 et LIN-5 interagissent in vivo avec LIS-1, un composant du complexe de la dynéine. De plus, nous avons découvert que les protéines Gα, GPR-1/2 et LIN-5 promeuvent la présence du complexe de la dynéine au cortex cellulaire. Nos résultats suggèrent un mécanisme par lequel les protéines Gα permettent le recrutement cortical de GPR-1/2 et LIN-5, assurant ainsi la présence de la dynéine au cortex. Conjointement avec la dynamique des microtubules, ce mécanisme permet la génération des forces de tractions afin d'obtenir une division cellulaire correcte. Comme les mécanismes contrôlant le positionnement du fuseau mitotique et les divisions cellulaires asymétriques sont conservés au cours de l'évolution, nous espérons que les mécanismes élucidés par ce travail sont d'importance générale pour la génération de la diversité cellulaire durant le développement. De plus, ces mécanismes pourraient être applicables à d'autres divisions asymétriques, comme celle des cellules souches, dont le disfonctionnement peut entraîner la génération de cellules cancéreuses. Abstract : Proper spindle positioning is crucial for asymmetric cell division, because it controls spatial aspects of cell division and the correct inheritance of cell-fate determinants. However, the mechanisms governing spindle positioning remain incompletely understood. In the Caenorhabditis elegans one-cell stage embryo, the spindle becomes asymmetrically positioned during anaphase through the action of as-yet unidentified cortical force generators that pull on astral microtubules and that depend on two Gα proteins and associated proteins. This thesis addresses the nature of the force generation machinery and the link with the Gα and associated proteins. By performing spindle-severing experiments following temporally restricted gene inactivation and drug exposure, we established that microtubule dynamics and the minus-end directed motor dynein are both required for generating efficient pulling forces. We discovered that the Gα proteins and their associated proteins GPR-1/2 and LIN-5 interact in vivo with LIS-1, a component of the dynein complex. Moreover, we uncovered that LIN-5, GPR-1/2 and the Gα proteins promote the presence of the dynein complex at the cell cortex. Our findings suggest a mechanism by which the Gα proteins enable GPR-1/2 and LIN-5 recruitment to the cortex, thus ensuring the presence of cortical dynein. Together with microtubule dynamics, this allows pulling forces to be exerted and proper cell division to be achieved. Because the mechanisms of spindle positioning and asymmetric cell division are conserved across evolution, we expect the underlying mechanism uncovered here to be of broad significance for the generation of cell diversity during development. Moreover, this mechanism could be relevant for other asymmetric cell divisions, such as stem cell divisions, whose dysfunction may lead to the generation of cancer cells.
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Very little research has been conducted so far to study the potential mechanisms of change in long-term active psychological treatments of recurrent depression. The present pilot randomized controlled trial aimed to determine the feasibility of studying the change process occurring in patients during the course of 2-year-long dynamic psychotherapy, psychoanalysis, and cognitive therapy, as compared with clinical management. In total, eight outpatients presenting with recurrent depression, two patients per treatment arm, were included. All patients were randomly assigned to one of the four treatment conditions. Defense mechanisms and coping patterns were assessed using validated observer-rated methodology based on transcribed, semistructured follow-along independent dynamic interviews. The results indicated that, whereas some patients in the active treatments changed on the symptomatic levels, some others remained unchanged during the course of their 2-year-long treatment. However, with regard to potential mechanisms of change in these patients, changes in defense mechanisms and coping patterns were revealed to be important processes over time in successful therapies and, to a lesser extent, in less successful treatments. No change was found either on outcome or on the process measure for the control condition, that is, clinical management. These results are discussed along with previous data comparing change in defense mechanisms and coping during the course of treatments.