生物体内各器官组织的生理结构及能量代谢状态的观测,对于认识其生理功能、揭示相关疾病的致病机理、研发新的诊疗手段及药物,都具有十分重要的意义。深低温显微光学成像技术通过将机械铣削样本与光学成像相结合的方式,打破了成像深度的限制,能够对低温在体原位固定的组织三维结构及代谢信息进行获取,成为一种新的生物学研究工具。本文利用低温在体固定及深低温显微光学成像技术,对II型糖尿病病程中肾脏的生理结构及能量代谢状态变化进行了一系列研究。本文选用db/db小鼠作为II糖尿病模型进行研究,探究了小鼠肾脏生理结构的变化,证实了小鼠肾脏结构遭到破坏的原因——糖尿病膀胱病引起的肾积水所致。对不同条件下小鼠肾脏肾积水的分布情况进行研究,发现随着小鼠年龄的增大,肾积水在小鼠肾脏中的分布区域越大,说明随着糖尿病病程的增加,小鼠肾脏的生理结构变化越来越剧烈。本文对生理结构改变的小鼠肾脏能量代谢状态进行了探究,获取了不同周龄db/db小鼠及正常小鼠肾脏能量代谢的信息。研究发现不同周龄正常小鼠能量代谢活动呈现先下降后保持稳定的状态,不同周龄db/db小鼠肾脏能量代谢活动呈现先减弱后增强的趋势,相同周龄db/db小鼠与正常小鼠能量代谢均存在差异,由此说明随着糖尿病病程的增加,db/db小鼠肾脏能量代谢处于异常状态,同时指示氧化应激的发生。本文同时探究了大黄酸和甜菜碱对db/db小鼠能量代谢异常及肾积水的改善作用,发现甜菜碱和大黄酸对于db/db小鼠肾脏的能量代谢均有一定改善作用,且甜菜碱的治疗效果优于大黄酸,但对于对积水区的改善均未能看到明显效果。这一工作也证明了,深低温显微光学成像技术还具有评价药物疗效的作用,有望服务于不同疾病的药物筛选。本文验证了低温在体固定技术及深低温显微光学成像技术在获取生物组织结构信息和能量代谢信息的优势,通过对II型糖尿病模型病程中的变化及药效的观测,进一步展示了这一新型成像技术在代谢疾病治疗与防治研究中的应用潜力。