1.冠脈微循環功能障礙或血管舒張儲備功能不足
有許多因素，如老年、高血壓、糖尿病及血脂紊亂等引起小冠狀動脈病理改變，例如內膜增生及內皮細胞變性，引起微血管內皮細胞功能不全，從而使內皮衍生成減少，血流介導的微血管擴張能力下降，其舒張儲備能力下降，故可引起心肌缺血。其證據有：
①當運動或起搏誘發胸痛時，心肌產生乳酸增多，ECG有缺血性改變，UCG示節段性室壁運動及心肌灌注異常，LVEF降低，左心室舒張末壓增高，冠脈阻力降低及其血流量增多的能力減退;
②病人對血管收縮刺激產生的小冠脈收縮反應增加，而對冠脈內注射罌粟堿的擴張血管作用減弱。
2.對交感神經刺激的敏感性增高
交感神經占優勢的交感迷走失平衡可引起X綜合征。例如，做心導管檢查時，部分X綜合征病人通常對心內器械操作異常敏感，直接刺激左心房及輸注生理鹽水就引起典型的胸痛。
3.痛覺異常過敏
有些X綜合征病人并無心肌缺血的證據，其不適可能是痛覺過敏。胸痛的感受是由動脈伸展、心率、心律的改變或心臟收縮力的改變刺激所引起的，當疼痛閾值降低即可引起所謂的過敏性心臟癥狀。
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