Aufgrund dieser basalen biochemischen Effekte fungieren L-Carnitin und sein Ester quasi als Brennstoffe für die Energiebereitstellung in den Zellen. Daher kann sich ein Mangel an diesen wichtigen Substanzen in allen Zellen des Körpers bemerkbar machen, wobei allerdings besonders belastete Gewebe (Muskulatur, Myokard, Gehirn etc.) einen höheren Bedarf haben und daher auch prinzipiell störanfälliger sind.

Natürlicherweise kommt Acetyl-L-Carnitin vor allem im Gehirn, aber auch in anderen Geweben vor. Darüber hinaus ist die Substanz als Nahrungsergänzungsstoff verfügbar. Obwohl es im eigentlichen Sinne keine tatsächlichen Mangelzustände von Acetyl-L-Carnitin geben dürfte, da der Ester ja vom Körper selbst synthetisiert wird, sinken mit steigendem Lebensalter die Spiegel von Acetyl-L-Carnitin im Gewebe. Medizinischen Untersuchungen zufolge kann die Aminosäure bei Demenzerkrankungen (z.B. Morbus Alzheimer), Altersdepressionen, HIV-Infektionen, diabetischer Neuropathie, zerebralen Durchblutungsstörungen sowie bei alkoholinduzierten kognitiven Defiziten erfolgreich eingesetzt werden.

Von Forschergruppen wurden diese cholinergen Effekte von Acetyl-L-Carnitin auf die Blockade postsynaptischer Inhibitionspotenziale zurückgeführt. Anderen Autoren zufolge beruht diese Wirkung wiederum auf einer direkten Stimulation der Synapsen. Von wesentlich größerer Bedeutung dürfte aber die Tatsache sein, dass Acetyl-L-Carnitin über eine Regulation der endogenen Sphingomyelin- Level die Fluidität der Zellmembran stabilisieren kann, was in Zusammenhang mit einer Steigerung des zellulären Energiestoffwechsels in den Mitochondrien stehen dürfte.

Darüber hinaus stellt Acetyl-L-Carnitin aber auch ein Substratreservoir für die zelluläre Energieproduktion dar. Dies könnte den Schlüssel dafür darstellen, dass mittels ausreichender intrazellulärer Spiegel von Acetyl-L-Carnitin ein übermäßiges Absterben von Nervenzellen verhindert werden kann. Daneben konnte auch nachgewiesen werden, dass Acetyl-L-Carnitin die Effektivität bestimmter nervaler Wachstumsfaktoren in einzelnen Gehirnregionen verstärken dürfte.

Alzheimer-Demenz: In zahlreichen klinischen Untersuchungen konnte bestätigt werden, dass Acetyl-L-Carnitin bei Patienten mit einer Demenz vom Alzheimertyp kognitive Leistungen positiv beeinflusst. Obwohl Langzeitergebnisse bisher noch ausständig sind, dürfte eine längerfristige Einnahme zu einer Steigerung der Langzeitgedächtnisleistung führen.

Depression: Bei Patienten mit Major- Depression kann es durch Ergänzung mit Acetyl-L-Carnitin zu einer Veränderung des zirkadianen Rhythmus der Glukokortikoid-Sekretion mit einem Anstieg des Gesamtkortisol-Spiegels kommen. Die zusätzliche Zufuhr von Acetyl-L-Carnitin kann daher die Behandlung von Depressionssymptomen unterstützen.

Zerebrale Durchblutungsstörungen: Im Hinblick auf eine zerebrale Ischämie sowie Reperfusion liegen positive Ergebnisse über den Einsatz von Acetyl-L-Carnitin vor. Dabei wurde im Rahmen von Studien gezeigt, dass mittels Acetyl-L-Carnitin neurologische Folgeschäden im Anschluss an solche Ereignisse vermindert werden konnten.

Kardiovaskuläre Störungen: Genauso wie L-Carnitin steigert Acetyl-L-Carnitin den Transport von Fettsäuren für die ATP-Produktion in die Mitochondrien von Skelettmuskulatur sowie Myokard und wirkt auf diese Weise protektiv vor Schädigung durch freie Radikale.

Diabetische Folgeschäden: Bei Diabetikern wurden durch intravenöse Supplementation von Acetyl-L-Carnitin neuropathische Schmerzen gelindert und die periphere Nervenfunktion verbessert. Die Substanz dürfte daher positive Effekte auf metabolische sowie funktionelle Störungen bei diabetischer Polyneuropathie besitzen.

Alkoholabusus: Mehreren Studien zufolge dürften sowohl L-Carnitin als auch Acetyl-L-Carnitin Effekte auf den hepatischen Alkoholabbau besitzen, wobei der Ester die Alkoholoxidation um ein Vielfaches stärker verzögern dürfte. Acetyl-L-Carnitin könnte daher von potenziellem Nutzen bei der Therapie kognitiver Störungen bei Alkoholkranken sein.