Characterization of aminoglycoside resistance in multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae isolates

Authors

  • Saidy Vásconez Noguera Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Facultad de Medicina, Quito, Pichincha, Ecuador; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil https://orcid.org/0000-0001-9861-4796
  • Ana Paula Marchi Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil
  • Marina Farrel Côrtes Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil https://orcid.org/0000-0003-1925-4855
  • Nazareno Scaccia Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil; Centres for Antimicrobial Optimisation Network, São Paulo, São Paulo, Brazil
  • Roberta Cristina Ruedas Martins Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil
  • Maura Salaroli de Oliveira Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil; Centres for Antimicrobial Optimisation Network, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Hospital das Clínicas, São Paulo, São Paulo, Brazil
  • Flavia Rossi Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Hospital das Clínicas, Divisão de Laboratório Central Serviço de Microbiologia Clínica, São Paulo, São Paulo, Brazil
  • Anna Sara Levin Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazi; Centres for Antimicrobial Optimisation Network, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Hospital das Clínicas, Divisão de Laboratório Central Serviço de Microbiologia Clínica, São Paulo, São Paulo, Brazil https://orcid.org/0000-0003-2427-8368
  • Silvia Figueiredo Costa Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil; Centres for Antimicrobial Optimisation Network, São Paulo, São Paulo, Brazil https://orcid.org/0000-0003-1087-752X
  • Lauro Vieira Perdigão Neto Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo, São Paulo, São Paulo, Brazil; Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina, Departamento de Moléstias Infecciosas e Parasitárias, São Paulo, São Paulo, Brazil https://orcid.org/0000-0002-7681-8090

DOI:

https://doi.org/10.1590/

Keywords:

Klebsiella pneumoniae, Multidrug-resistance, Aminoglycosides, Whole-genome sequencing, One Health

Abstract

Multidrug-resistant (MDR) Klebsiella pneumoniae, particularly the lineages resistant to carbapenems and aminoglycosides, is an escalating global public health threat across human, animal, and environmental reservoirs. We examined phenotypic and genetic features of MDR K. pneumoniae isolates. A total of 70 K. pneumoniae strains were collected from clinical (n=55), environmental (n=7), and animal (n=8) sources. To better understand the evolutionary relationship between these isolates, a phylogenetic analysis was performed alongside 35 publicly available K. pneumoniae genomes from NCBI and Pathogenwatch. Whole-genome sequencing (WGS) revealed that 43 isolates carried the blaKPC gene, including blaKPC-2 and blaKPC-3 variants, with different susceptibility profiles to aminoglycosides. Among all isolates, 84% (n = 59/70) were resistant to amikacin and 53% (n = 37/70) were resistant to gentamicin. Aminoglycoside resistance was primarily associated with aminoglycoside-modifying enzymes, including aph(3’)-Ia (52%), aac(3)-IIa/aadA2 (49%), and aac(6’)-Ib-cr (37%). Additionally, 16S rRNA methyltransferases rmtB and rmtG were detected in 14% of isolates and were associated with high-level amikacin MICs. Overall, 81% of strains were non-susceptible to at least one aminoglycoside, underscoring the clinical importance of these determinants. Phylogenetic analysis based on WGS data showed two main clusters (A and B), and the multilocus sequence type ST11 predominated among Brazilian isolates. Our findings showed a heterogeneous distribution of sequence type profiles across the two clusters and a close relationship between K. pneumoniae strains from human, animal, and environmental sources, highlighting the need for integrated One Health surveillance.

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Published

2025-10-13

Issue

Section

Brief Communication

How to Cite

Noguera, S. V., Marchi, A. P., Côrtes, M. F., Scaccia, N., Martins, R. C. R., Oliveira, M. S. de, Rossi, F., Levin, A. S., Costa, S. F., & Perdigão Neto, L. V. (2025). Characterization of aminoglycoside resistance in multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae isolates. Revista Do Instituto De Medicina Tropical De São Paulo, 67, e62. https://doi.org/10.1590/