有研究顯示，喝咖啡有助緩解由于鍛煉過度而引起的身體疼痛。由美國佐治亞大學奧康納教授領導的研究組以不經常攝入咖啡因且不常鍛煉的女大學生為研究對象，結果發現，作最高強度運動后，服用咖啡因使肌肉疼痛感減少48%，
2003年，研究小組最初的研究發現，不常攝入咖啡因的男大學生，運動前一小時攝入大劑量的咖啡因，隨后進行持續30分鐘的中等強度自行車運動，發現大腿肌肉疼痛率明顯降低。接下來他們分別給予不同劑量的咖啡因，發現緩解肌肉疼痛的效果與咖啡因的劑量相關。隨后，他們才做了以上的試驗，結果發表在最新一期《疼痛雜志》上。
對于咖啡因減輕肌肉疼痛的機理目前還不很清楚，可能的解釋是咖啡因通過阻斷身體內的腺苷受體而起的作用，而腺苷是一種引起疼痛的化學物質。
不過，上述研究結果都基于不經常攝入咖啡因的受試者而得出，而且受試者人數較少。可能對經常攝入咖啡因的人不太適用，因為他們對咖啡因止痛效果的敏感性較低。
雖然這個效果還有待深入研究，但咖啡因減輕運動后肌肉疼痛比目前常用的一些鎮痛藥，如阿司匹林、萘普生和布洛芬的效果要好，至少是對那些不經常攝入咖啡因的人來說確是如此。盡管這樣，對某些人來說，運動前服用咖啡因還需謹慎。太多的咖啡因會產生一些副作用，如神經衰弱、心悸和睡眠障礙等。
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