Фамилия Астрейко — одна из тех, что сразу выделяются необычным звучанием. Её основа — имя или прозвище Астрей, а суффикс -ко указывает на украинское или белорусское происхождение. В восточнославянской традиции такой суффикс часто выполнял уменьшительную или «сыновью» функцию: Астрейко — буквально «маленький Астрей» или «сын Астрея». Это типичная модель для фамилий Западной Украины, Полесья и юга Беларуси, где фамилии на -ко (Шевченко, Бондаренко, Ковалько) встречаются сплошь и рядом.

Само имя Астрей восходит к древнегреческому ἀστραῖος — «звёздный». В античной мифологии Астрей — божество звёздного неба. По одной из версий, изложенной ещё Гесиодом, это титан второго поколения, сын Крия и Эврибии, муж богини зари Эос. От этого брака родились ветры — Борей, Нот и Зефир. Другая, менее распространённая традиция выводит Астрея из гигантов, потомков Тартара и Геи. Но для носителя фамилии важнее другое: имя Астрей попало в православные святцы (в форме Астрей или Астрий) и могло быть дано при крещении. В русской среде такие имена встречались редко, но в среде греческого духовенства или через южнославянское посредничество они проникали в обиход.

Фамилия образована напрямую от личного имени, без посредничества прозвища. Это так называемые «патронимические» фамилии: они отвечали на вопрос «чей?» — сын Астрея, потомок Астрея. Модель с суффиксом -ко в данном случае аналогична украинским фамилиям типа Петренко (от Пётр) или Гриценко (от Гриць). Разница лишь в том, что основа Астрей — редкая, а потому и фамилия получилась штучной.

Встречаемость фамилии сегодня невысока, и это объяснимо: имя Астрей никогда не было массовым. Основные очаги бытования — Гомельская и Брестская области Беларуси, а также Волынская и Ровенская области Украины. В России фамилия фиксируется спорадически, чаще всего как след переселения с запада. Сословного барьера у неё не было: носителями могли быть и крестьяне, и мещане, и казаки — важно лишь, что предок носил имя Астрей.

Стоит заметить: в русской среде подобное имя могло переосмысляться. По народной этимологии его могли связывать со словом «острый» (отсюда возможны варианты написания Острейко), но лингвистически вернее всё же выводить из греческого «звёздного» корня.