Hematoentsefaalbarjäär takistab paljude vereringes leiduvate kemikaalide jõudmist ajju. Tavaliselt tähendab see, et vereringes olevad viirused ja bakterid ei jõua ajju, kuid selliste haiguste puhul nagu bakteriaalne meningiit või HIV entsefaliit on see barjäär rikutud. Hematoentsefaalbarjääri mõjutavad ka hulgiskleroos, Alzheimeri tõbi ja mõned ajukasvajad.
Bakteriaalse meningiidi korral võivad bakterid ja organismi põletikuline reaktsioon põhjustada hematoentsefaalbarjääri osalist lagunemist. See võimaldab bakteritel siseneda ajju, kus see võib põhjustada mõningaid meningiidi neuroloogilisi sümptomeid, nagu peavalu ja krambid. See barjääri lagunemine võimaldab ka antibiootikumidel kergemini ajju jõuda, mis võib muuta ravi tõhusamaks.
Nagu bakteriaalne meningiit, võib HIV-viirus mõnikord murda ka hematoentsefaalbarjääri, põhjustades HIV-entsefaliiti, ajupõletikku. Kahjustatud immuunsüsteemiga patsientidel võivad ka teised viirused tungida ajju ja põhjustada selliseid häireid nagu progresseeruv multifokaalne leukoentsefalopaatia (PML). PML, mis on põhjustatud aju valgeaine põletikust, on väga tõsine ja mõnikord surmaga lõppev haigus.
Seda barjääri võivad mõjutada ka ajukasvajad. Sageli on kasvaja veresoontel halvasti arenenud barjäär, mis võimaldab verest saadavatel kemikaalidel ajju siseneda. Agressiivsem kasvaja kahjustab seda barjääri rohkem kui healoomuline kasvaja.
Hulgiskleroos on teine haigus, mis mõjutab hematoentsefaalbarjääri. Hulgiskleroosi korral ründab immuunsüsteem müeliini, mis katab ja kaitseb närvi- ja ajurakke. Mõnes kohas suudab immuunsüsteem ületada hematoentsefaalbarjääri ja rünnata ajurakke.
Mõned tõendid näitavad hematoentsefaalbarjääri nõrgenemist Alzheimeri tõvega patsientidel. See lagunemine võimaldab vereringest pärinevatel kemikaalidel ajju siseneda, mis võib põhjustada teatud tüüpi ajurakkude surma. See võib põhjustada või süvendada Alzheimeri tõve sümptomeid.
De Vivo haigus on veel üks vere ja aju vahelise barjääri haigus. Erinevalt paljudest teistest haigustest, mis muudavad kemikaalide ajju sisenemise liiga lihtsaks, takistab De Vivo haigus vajalikel ühenditel ajju tungimast. De Vivo haigus on teatud tüüpi raku geneetiline defekt, mis transpordib glükoosi läbi hematoentsefaalbarjääri. See tähendab, et aju ei saa normaalseks toimimiseks piisavalt energiat ja see võib põhjustada neuroloogilisi probleeme, nagu vaimne alaareng.