冠状动脉侧支循环的开放或形成过程不仅仅是被动扩张，更是一个主动增生并血管重塑的过程，其过程被称为侧支应答（collateral response），包括了血管生成（angiogenesis）和动脉生成（arteriogenesis）两种形式，其中后者病理生理意义更大（图1-3-2）。

血管生成是指从原已存在的血管上，微血管内皮细胞通过迁移、分化和增生，以发芽的形式形成新生的毛细血管网的过程，心内膜下的侧支血管多以这种方式生成。但这种毛细血管壁缺乏平滑肌细胞，仅由内皮细胞构成内皮细胞管（endothelial tubes），脆弱且易破裂，虽对氧浓度调节敏感，但不能舒缩，无法维持正常的血液循环，也不能随血液供应进行相适应的生理学调节。因此当冠脉出现急性闭塞时，由血管生成产生的侧支血流并不占主导地位；相反，该机制在慢性期的意义更大，它以毛细血管为底物，产生新生血管网，并促使这些血管随缺血应激而成熟，可在一定程度上改善不良侧支循环的供血能力。在影像学上，血管生成可引起毛细血管密度增加，因此在冠脉造影中可用造影剂密度增加值来评估血管生成的程度。

动脉生成是指通过原已存在的原始侧支血管生成成熟的侧支动脉。正常情况下，因为所连接的血管间没有压力梯度驱动的血流，冠脉血管网内的侧支血管通常是闭合的或无功能的。但在冠脉严重狭窄或闭塞早期，原已存在的侧支血管在压力梯度的驱动下可以立即被动地开放，在一定程度上为交通血管供血。动脉生成的过程分为三个阶段：初始阶段（前24小时）原已存在的侧支血管被动开放增宽，有利于血流增加。其病生理基础为冠脉完全的堵塞导致狭窄后压力下降，血流重新分布到已经存在的动脉中，由此导致的血流剪切力和流速变化使得内皮细胞激活，分泌蛋白溶解酶使基底膜断裂，细胞外基质溶解（这是内皮细胞即将转移的必需过程）。剪切力诱导血管内皮广泛的功能变化，其中许多基因参与，包括白细胞黏附分子上调和促炎性细胞因子生成（包括单核细胞趋化蛋白-1，肿瘤坏死因子α，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）；第二阶段（1天～3周）的特征是炎性细胞增殖，单核细胞移行到血管壁并分泌细胞因子和生长因子。在据周期间增殖的内皮细胞和平滑肌细胞排列为环状层和纵向层，在两周内侧支血管的直径可增加10倍；侧支血管成熟的第三阶段（3周至6个月）：细胞外基质沉积使血管壁增厚，多种生长因子刺激使细胞进一步增殖，成熟的侧支血管管腔可达到1mm，其三层结构和同等大小的正常冠状动脉几乎无法区分，该过程也被称作血管重塑（remodeling）。

血管生成和动脉生成均参与侧支循环形成。虽然两种机制可能是连续作用的，且同时有大量的细胞因子和生长因子参与介导的两种反应，但是它们在冠状动脉疾病的侧支循环形成上有各自不同的调节机制。两者最主要的区别在于血管发生主要依赖于缺氧或低灌注，而动脉生成主要依赖于血管剪切力和炎症反应。