Атеросклеротический процесс сопровождается развитием дисфункции эндотелия, которая проявляется нарушенной способностью коронарного русла к вазодилатации в ответ на сосудорасширяющие стимулы и повышенной адгезивностью эндотелиальной выстилки сосудов. У ряда больных ведущим механизмом уменьшения доставки кислорода к миокарду становится не органическое сужение коронарных артерий и ограничение их расширительного резерва, а вазоспазм или обратимое внутрисосудистое тромбообразование. Усиление реакции коронарной артерии на нейрогормональные сосудосуживающие стимулы и образование нестойких тромбоцитарных агрегатов отмечаются не только в местах выраженного атеросклеротического повреждения сосудистой стенки, но и в участках сосудов без видимых анатомических изменений, так как патофизиологической основой динамической коронарной обструкции является локальное повреждение и нарушение функции эндотелия. У большинства пациентов фиксированная и динамическая коронарная обструкция сочетаются. На разных этапах заболевания может преобладать тот или иной механизм коронарной недостаточности, что и определяет индивидуальные особенности ее клинических проявлений.
Относительно редко, преимущественно у женщин после менопаузы, диагностируется клинический вариант стенокардии, который сочетается с неизмененными (по данным коронарографии) магистральными коронарными артериями и отсутствием признаков вазоспазма. Предполагается, что в его основе лежит атеросклеротическое поражение и нарушение эндотелийзависимой вазодилатации мелких миокардиальных артериол. В качестве дополнительных патогенетических механизмов обсуждаются дефицит эстрогенов, снижение порога болевой чувствительности, повышение жесткости сосудистой стенки и расстройства метаболизма миокарда. Данный клинический вариант получил название «синдрома Х» или микроваскулярной стенокардии.
Несоответствие между потребностью миокарда в кислороде и его доставкой приводит к расстройству метаболизма кардиомиоцитов. При ишемии в клетках миокарда нарушается синтез макроэргических соединений. Вследствие активации гликолиза в кардиомиоцитах накапливаются недоокисленные жирные кислоты, увеличивается содержание лактата и развивается внутриклеточный ацидоз. Возникает перегрузка клеток ионами кальция, усиливается образование свободных радикалов, активируются ферментные системы. В результате этого происходит повреждение структуры клеточных мембран, нарушаются трансмембранные ионные токи. Изменение клеточного метаболизма приводит к нарушению сначала диастолической, а затем и систолической функции миокарда. В зонах ишемии развиваются локальные транзиторные нарушения сократимости и изменяются электрофизиологические свойства миокарда, что проявляется СН, нарушениями ритма и проводимости.