Bariera krew-mózg zapobiega przedostawaniu się wielu substancji chemicznych z krwiobiegu do mózgu. Zwykle oznacza to, że wirusy i bakterie z krwiobiegu nie mogą dotrzeć do mózgu, jednak w przypadku chorób takich jak bakteryjne zapalenie opon mózgowych lub zapalenie mózgu wywołane wirusem HIV, bariera ta zostaje naruszona. Na barierę krew-mózg wpływa również stwardnienie rozsiane, choroba Alzheimera i niektóre nowotwory mózgu.
W bakteryjnym zapaleniu opon mózgowo-rdzeniowych bakterie i reakcja zapalna organizmu mogą spowodować częściowe załamanie bariery krew-mózg. Dzięki temu bakterie przedostają się do mózgu, gdzie mogą powodować niektóre neurologiczne objawy zapalenia opon mózgowych, takie jak ból głowy i drgawki. Ta degradacja bariery umożliwia również łatwiejsze dotarcie antybiotyków do mózgu, co może zwiększyć skuteczność leczenia.
Podobnie jak bakteryjne zapalenie opon mózgowych, wirus HIV może czasami naruszać barierę krew-mózg, powodując zapalenie mózgu wywołane wirusem HIV. U pacjentów z upośledzonym układem odpornościowym inne wirusy mogą również przenikać do mózgu i powodować zaburzenia, takie jak postępująca wieloogniskowa leukoencefalopatia (PML). PML, który jest spowodowany zapaleniem istoty białej mózgu, jest bardzo poważną, a czasem śmiertelną chorobą.
Guzy mózgu mogą również wpływać na tę barierę. Często naczynia krwionośne w guzie mają słabo rozwiniętą barierę, która pozwala niektórym chemikaliom z krwi dostać się do mózgu. Bardziej agresywny guz spowoduje więcej uszkodzeń tej bariery niż guz łagodny.
Stwardnienie rozsiane to kolejna choroba, która wpływa na barierę krew-mózg. W stwardnieniu rozsianym układ odpornościowy atakuje mielinę, która pokrywa i chroni komórki nerwowe i mózgowe. W niektórych miejscach układ odpornościowy jest w stanie przekroczyć barierę krew-mózg i zaatakować komórki w mózgu.
Niektóre dowody wskazują na osłabienie bariery krew-mózg u pacjentów z chorobą Alzheimera. Ta degradacja umożliwia przedostawanie się substancji chemicznych z krwiobiegu do mózgu, co może powodować śmierć niektórych typów komórek mózgowych. Może to spowodować lub zaostrzyć objawy choroby Alzheimera.
Choroba de Vivo to kolejna choroba bariery między krwią a mózgiem. W przeciwieństwie do wielu innych chorób, które sprawiają, że chemikalia zbyt łatwo przedostają się do mózgu, choroba De Vivo zapobiega przedostawaniu się niezbędnych związków do mózgu. Choroba De Vivo to defekt genetyczny w komórce, która transportuje glukozę przez barierę krew-mózg. Oznacza to, że mózg nie otrzymuje wystarczającej ilości energii do normalnego funkcjonowania i może prowadzić do problemów neurologicznych, takich jak upośledzenie umysłowe.