Asins-smadzeņu barjera neļauj daudzām asinsritē esošajām ķīmiskajām vielām nokļūt smadzenēs. Tas parasti nozīmē, ka vīrusi un baktērijas asinsritē nevar sasniegt smadzenes, tomēr tādu slimību gadījumā kā bakteriālais meningīts vai HIV encefalīts šī barjera tiek pārkāpta. Hematoencefālisko barjeru ietekmē arī multiplā skleroze, Alcheimera slimība un daži smadzeņu audzēji.
Baktēriju meningīta gadījumā baktērijas un ķermeņa iekaisuma reakcija var izraisīt daļēju hematoencefālās barjeras noārdīšanos. Tas ļauj baktērijām iekļūt smadzenēs, kur tās var izraisīt dažus meningīta neiroloģiskus simptomus, piemēram, galvassāpes un krampjus. Šī barjeras degradācija arī ļauj antibiotikām vieglāk sasniegt smadzenes, kas var padarīt ārstēšanu efektīvāku.
Tāpat kā bakteriālais meningīts, HIV vīruss dažkārt var arī pārkāpt hematoencefālisko barjeru, izraisot HIV encefalītu, smadzeņu iekaisumu. Pacientiem ar traucētu imūnsistēmu smadzenēs var iekļūt arī citi vīrusi un izraisīt tādus traucējumus kā progresējoša multifokāla leikoencefalopātija (PML). PML, ko izraisa smadzeņu baltās vielas iekaisums, ir ļoti nopietna un dažreiz letāla slimība.
Smadzeņu audzēji var ietekmēt arī šo barjeru. Bieži vien audzēja asinsvadiem ir vāji attīstīta barjera, kas ļauj dažām ķīmiskām vielām no asinīm iekļūt smadzenēs. Agresīvāks audzējs šai barjerai nodarīs lielāku kaitējumu nekā labdabīgs audzējs.
Multiplā skleroze ir vēl viena slimība, kas ietekmē asins-smadzeņu barjeru. Multiplās sklerozes gadījumā imūnsistēma uzbrūk mielīnam, kas pārklāj un aizsargā nervu un smadzeņu šūnas. Dažās vietās imūnsistēma spēj šķērsot hematoencefālisko barjeru un uzbrukt smadzeņu šūnām.
Daži pierādījumi liecina par asins-smadzeņu barjeras pavājināšanos pacientiem ar Alcheimera slimību. Šī degradācija ļauj ķimikālijām no asinsrites iekļūt smadzenēs, kas var izraisīt dažu veidu smadzeņu šūnu nāvi. Tas var izraisīt vai saasināt Alcheimera slimības simptomus.
De Vivo slimība ir vēl viena barjeras slimība starp asinīm un smadzenēm. Atšķirībā no daudzām citām slimībām, kuru dēļ ķimikālijas pārāk viegli nonāk smadzenēs, De Vivo slimība neļauj nepieciešamajiem savienojumiem iekļūt smadzenēs. De Vivo slimība ir ģenētisks defekts šūnā, kas transportē glikozi cauri hematoencefālisko barjeru. Tas nozīmē, ka smadzenes nesaņem pietiekami daudz enerģijas, lai normāli funkcionētu, un var izraisīt neiroloģiskas problēmas, piemēram, garīgu atpalicību.