A L-Carnitina atua como um componente essencial no metabolismo energético celular. Sua principal função fisiológica é garantir o transporte de ácidos graxos de cadeia longa do citoplasma para o interior da mitocôndria, que é o local onde essas gorduras são oxidadas. Este processo é fundamental para que os ácidos graxos passem pelas membranas celulares e cheguem às mitocôndrias para sofrerem a beta-oxidação, transformando-se em energia (queima).
Para que essa transferência ocorra, a L-Carnitina utiliza o sistema da carnitina palmitoiltransferase (CPT). O mecanismo envolve duas enzimas principais: primeiro, a CPT I catalisa a transferência de grupos acil para a carnitina, gerando acilcarnitina. Em seguida, uma proteína transportadora (CACT) troca essa acilcarnitina do citoplasma pela carnitina livre que está dentro da mitocôndria. Por fim, a enzima CPT II reconverte a acilcarnitina em acil-CoA para que a oxidação ocorra, liberando a carnitina para reiniciar o ciclo.
Além do uso oral para esses processos internos, ela também pode ser aplicada de forma tópica em cosméticos lipolíticos, onde atua como coadjuvante no aumento da transferência de ácidos graxos para as mitocôndrias locais, permitindo que sejam oxidados pela adenosina trifosfato.