缺血缺氧导致 ATP 水平下降,细胞膜和亚细胞膜通透性升高,堆积的脂酰-CoA 可致膜结构改变,膜相崩解而导致细胞死亡。另外,缺氧时以糖无氧酵解为主,脂肪酸等堆积导致酸中毒,离子紊乱,细胞自溶死亡。
足够量的游离卡尼汀可以使堆积的脂酰-CoA 进入线粒体内,减少其对腺嘌呤核苷酸转位酶的抑制,使氧化磷酸化得以顺利进行。左卡尼汀是肌肉细胞尤其是心肌细胞的主要能量来源,脑、肾等许多组织器官亦主要靠脂肪酸氧化供能。卡尼汀还能增加还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)细胞色素 C 还原酶、细胞色素氧化酶的活性、加速 ATP 的产生,参与某些药物的解毒作用。
对于各种组织缺血缺氧,左卡尼汀通过增加能量产生而提高组织器官的供能。左卡尼汀的其他功能有:中等长链脂肪酸的氧化作用;脂肪酸过氧化物酶的氧化作用;对结合的辅酶 A 和游离辅酶 A 二者比率的缓冲作用;从酮类物质、丙酮酸、氨基酸(包括支链氨基酸)中产生能量,去除过高辅酶 A 的毒性,调节血中氨浓度。