內皮細胞結構和功能的改變是多種心血管疾病的共同病理基礎。已證實，高血壓、冠心病等患者內皮結構和功能嚴重受損。
血管內皮損傷與高血壓
原發性高血壓患者幾乎都有血管內皮損傷，雖然內皮損傷與高血壓孰因孰果尚未明確，但目前的研究結果傾向于認為高血壓患者內皮受損繼發于高血壓。血壓急劇升高損害內皮細胞，使內皮細胞釋放NO減少，NO生物利用度降低。機制可能是血管內皮受損使eNOS的作用底物L-精氨酸減少。高血壓患者內皮功能障礙還可能與遺傳有關，Zizek等研究顯示，與無高血壓家族史的血壓正常人群相比，具有高血壓家族史的正常血壓人群，其左室心臟指數明顯增高
血管內皮損傷與冠心病
冠心病是心血管疾病的常見病之一，其病理基礎是脂質在受損的內皮下聚集形成動脈粥樣硬化斑塊。低密度脂蛋白（LDL）可通過多種方式損害L-精氨酸/NO通路，其中RAS系統在損害血管內皮中扮演重要角色，血管緊張素受體I型（At1R）與活性氧化物釋放增多、血管細胞凋亡、氧化低密度脂蛋白受體表達增加、粘附分子和促炎因子增多相關，而高膽固醇可增加At1R密度及At1R對縮血管物質的反應。At1R還可增加血管緊張素原和血管緊張素的產生等損害血管內皮，At1R拮抗劑明顯改善高膽固醇相關的內皮功能障礙。另一機制可能與NO合酶內源性競爭性抑制劑二甲基精氨酸（ADMA）的產生有關，血管壁的氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）抑制二甲基精氨酸二甲胺水解酶（DDAH），使ADMA降解減少。此外，ADMA還可增加ox-LDL的受體LOX-1的表達。