内外胆固醇、脂肪酸以及碳酸钙的沉积、胶原蛋白和蛋白聚糖的聚集动脉壁变硬变厚，动脉变细，整个动脉失去弹性。当胆固醇等物质堆积到了足够程度时，血管的内皮细胞会诱导单核细胞分化为巨噬细胞。巨噬细胞会吞噬血管壁之间的脂肪并使它们堆积于细胞内，脂肪使细胞成为泡沫细胞。除主动脉外，常累及心脏的冠状动脉和脑、肾动脉，可以引起动脉粥样斑块破裂、血栓形成，管腔狭窄至闭塞，从而使有关器官的血液供应发生障碍。由于动脉硬化过程非常复杂，参加的细胞和组织（上皮细胞、平滑肌、单核细胞、巨噬细胞、血小板）、分子（脂蛋白、生长