自由基是指外层轨道上不配对电子的原子、分子或基团，包括超氧阴离子（O2-或H2O-）、羟自由基（-OH）、单线态氧（1O2）、过氧化氢（H2O2）、脂质过氧化物（RO-、ROO-与ROOH）等。正常情况下体内产生少量自由基属正常生理范围。体内同时存在超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POX）等可清除这些对细胞有毒性作用的自由基，故体内自由基的产生和清除处于动态平衡状态。
近30年来，随着氧自由基（oxygen free radical.OFR）及其介导的脂质过氧化反应在疾病中的作用研究日趋深入，自由基与冠心病、动脉粥样硬化发生发展相关的事实正在不断增加，对其损伤机制的认识亦更趋深化。大量基础研究表明，高血脂时体内自由基产生和清除平衡波破坏，许多自由基清除剂（如SOD、CAT）活性降低，产生大量的脂质过氧化物（LPO），这些LPO与AS的形成密切相关。其机制表现为：LPO直接损伤内皮细胞，导致内皮细胞的退行性变化和通透性改变，LPO的产物丙二醛（MDA）极易修饰低密度脂蛋白（LDL），成为MDA-LDL后，能为单核巨噬细胞受体所辨认、内饮，而形成泡沫细胞；炎性细胞浸润并释放各种生长因子，剌激中膜平滑肌细胞移行于内膜增生，吞噬及分泌大量间质成分，形成AS；LPO引起前列环素/血环素A2（PGI2/TXA2）失调，血小板聚集性加强，释放5-羟色胺（5-HT）等，并增强凝血活性。这些因素间又相互影响，相互作用，从而促进AS的形成。分子生物学的最新研究发现，AS病灶中内皮细胞、平滑肌细胞及单核细胞的SiS基因表达明显增强。Gadiparthi等实验发现自由基剌激血管平滑肌细胞的增殖，参与了原癌基因的激活及异常表达，从此基因水平揭示了氧自由基与AS之间的密切关系。
此外，LDL经过多种类型的细胞、过渡金属离子或脂加氧酶的氧化修饰产生氧化修饰LDL（Ox-LDL），Steinberg等从细胞产生氧自由基的角度提出细胞氧化LDL的可能机制（图12-3）。
图12-3 细胞氧化修饰LDL的可能机制
Ox-LDL促进AS发展可能通过下述几条途径：①通过乙酰LDL受体（即清道夫受体）途径促进泡沫细胞的形成；②LDL氧化修饰过程中所产生的LPO能抑制HDL的合成，削弱了HDL介导外周组织胆固醇的逆转运，不利于泡沫细胞的消退；③Ox-LDL有细胞毒作用，可损伤内皮，使内皮脱落，进一步引起血栓形成等后果；④Ox-LDL中具有趋化性的脂质使血液中的单核细胞粘附至内皮，进而穿过内皮，进入内皮下间隙；⑤Ox-LDL中对巨噬细胞有抑制作用的脂质阻碍了巨噬细胞的游出，使之聚集在内膜中而有利于AS的形成，此外，Ox-LDL还能直接引起血小板的聚集，促进血栓的形成而有利于AS的发生与发展。
现有资料提示，提高如SOD、CAT等清除自由基酶类的水平，应用药物阻滞LDL的氧化可抑制AS的发生并改变病损的进展。某些研究显示，普罗布可（Probucol）是一种强力的脂溶性抗氧化剂或自由基清除剂。实验说明，该药有延缓泡沫细胞发生的能力，病变部位单核细胞的粘附力降低和进入内膜下间隙的数量明显减少。Probucol类似物、丁羟甲苯及多聚不饱和脂肪酸也不相似的作用。膳食中的抗氧化剂，维生素E与维生素C已肯定潜在的辅助治疗作用，能保护体内LDL免遭氧化修饰从而阻止或延缓SA的发生、发展。由于自由基与AS的形成密切相关，进一步从分子水平，基因水平揭示自由基在AS发生、发展过程中的作用，必将有助于一些困扰临床工作者的诸如再灌注后心肌损伤、心律失常、心力衰竭、脑梗塞等严重问题。为心脑血管病治疗的进一步完善提供新途径。