动脉粥样硬化、血管再狭窄、动脉瘤、高血压等许多心血管病的发生发展都与细胞外基质重塑密切相关。当血管长期遭受这些疾病的损伤时，细胞外基质合成与降解之间就会出现不可逆转的失衡，并最终造成疾病的进一步发展。

动脉粥样硬化是一个稳定期和不稳定期交替的非线性过程。由于脂质的沉积，动脉内膜下斑块逐渐增大突入管腔，造成管腔狭窄和组织缺血，而斑块纤维帽中细胞外基质合成减少和基质金属蛋白酶降解基质增多是斑块易损的主要原因。斑块内覆盖脂质中心的纤维帽厚度、强度及其胶原组织含量的多少是决定斑块稳定与否的重要因素。纤维帽将斑块内促血栓形成的物质与血液成分分隔开，一旦斑块的结构受损或破裂，即可导致二者接触，促使血栓形成，引起完全或不完全动脉阻塞。

在斑块形成的早期过程中，循环血中的单核细胞和血小板黏附在受损的内膜下并释放大量的炎症因子和生长因子，这些因子刺激中膜平滑肌细胞增殖并分泌大量的细胞外基质，同时又刺激血管细胞分泌激活的基质蛋白酶，主要是MMP-2和MMP-9，降解内皮基底膜，促进脂质在内膜下沉积和炎症细胞在内膜下浸润。浸润的炎症细胞如巨噬细胞主要分布于斑块的肩部（动脉粥样硬化斑块与正常内膜交界处），该处纤维帽的机械性能最弱，最易破裂。这些巨噬细胞大量分泌基质蛋白酶，如 MMP-9、ADAMTS等，使胶原含量大量减少，导致血管壁张力降低。细胞外基质的沉积和降解失调，致使斑块形成，随后纤维帽崩解，最终使斑块破裂。所以抑制细胞外基质的降解有助于稳定动脉粥样硬化斑块。

血管再狭窄是指血管内膜损伤后中膜平滑肌细胞向内膜下迁移并在损伤部位过度增殖，分泌大量细胞外基质，造成血管的狭窄，是血管损伤后伤口愈合修复过度的结果。从尸检和动脉旋切术获得的新生内膜中发现，细胞外基质成分占89%，而细胞成分仅为11%。胶原是细胞外基质的主要成分，球囊血管成形术后，动脉内Ⅰ型胶原沉积明显增加。血管成形术1周，胶原的合成较对照组增加了4倍，降解增加了3倍，这种合成与降解的失调导致了胶原的积聚。血流中的von Willebrand因子一端与其受体Ⅳ型胶原结合，另一端与血小板结合，使血小板黏附在血管壁，激活血小板，启动再狭窄过程。

细胞外基质通过整合素受体使软骨寡聚基质蛋白（COMP）、纤维连接蛋白、层粘连蛋白和胶原等与平滑肌细胞骨架蛋白α-肌动蛋白结合，形成黏着斑，使酪氨酸激酶活化，肌动蛋白骨架重排，平滑肌细胞表型转化。平滑肌细胞在纤维连接蛋白作用下向分泌表型转换，层粘连蛋白则能使其维持收缩表型，而COMP通过整合素α ₇β ₁维持平滑肌收缩表型。金属蛋白酶ADAMTS-7通过降解 COMP，导致平滑肌细胞由收缩表型向分泌表型转换，促进平滑肌细胞的迁移，同时 ADAMTS-7可切割TSP-1，使其产生抑制血管新生的活性片段，抑制内皮细胞的修复，因此ADAMTS-7分别通过作用平滑肌细胞和内皮细胞促进血管损伤后新生内膜形成。

动脉瘤一词源于希腊语aneurysma，意为扩张。一般将直径达到正常毗邻动脉段1.5倍以上的永久性局限性动脉扩张病变定义为动脉瘤。其发生与高脂血症、高血压、动脉粥样硬化密切相关，是高度致死的重大心血管疾病。它的病理特征主要包括血管透壁炎症、氧化应激、基质降解和血管平滑肌细胞凋亡。

细胞外基质的异常是导致动脉瘤的原因之一。研究发现腹主动脉瘤患者的胶原蛋白增加，但胶原酶的活性没有增加，在家族性腹主动脉瘤患者中Ⅲ型胶原更少，提示Ⅲ型胶原基因的突变与家族性腹主动脉瘤有关。原纤维蛋白（fibrillin）是弹力板结构中不可或缺的糖蛋白，它的突变可导致马方综合征。锚定素（fibulin）是一种能与整合素结合的细胞外基质，大量存在于细胞外弹力纤维中，锚定素-5与锚定素-1和微纤维关系甚密，它的突变可引起弹力纤维组装异常。

在动脉瘤发生发展中，细胞外基质的降解受到多种蛋白水解酶的影响。目前研究证实，在动脉瘤组织中，MMP-1（属于胶原酶）增多，而金属蛋白酶组织抑制物 TIMP-1减少，MMP-2 mRNA表达增加且其活性增加，MMP-3活性和含量亦明显增加；另外，研究证实，MMP-9不仅具有降解弹力蛋白的作用，还具有降解胶原的作用，并且证实在动脉瘤组织中MMP-9 mRNA明显高于正常人，活性也明显增强；正常情况下，弹力蛋白在动脉壁组织占15%～35%，而动脉瘤中弹力蛋白的百分含量下降，只占5%～8%。以上研究结果说明基质金属蛋白酶活性增强，可能导致主动脉中膜弹力蛋白减少，主动脉弹性下降，被动扩张并最终形成动脉瘤。