Фамилия Горлёнышева — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а экспрессивное прозвище, причём с двойным уменьшительным суффиксом. Разберём её по частям, чтобы понять, кем мог быть предок.

Корень здесь — «горл-», от слова «горло». В русских говорах «горлом» называли не только часть тела, но и горлышко сосуда, узкий проход, а в переносном смысле — крикливого, горластого человека. Прозвище Горлан, Горло или Горлёна давали тому, кто много кричал, спорил до хрипоты, командовал или просто обладал зычным голосом. Форма «Горлёна» — уже уменьшительная, почти ласкательная, но неоднозначная: так могли назвать и капризного ребёнка, и въедливого мужика, который «горлом берёт».

Дальше идёт суффикс «-ыш-». В русских фамилиях он встречается редко, чаще в нарицательных словах (голыш, крепыш, малыш). Присоединяясь к основе, он усиливает значение: Горлёныш — это не просто горлёна, а «тот самый горлёна», с оттенком пренебрежения или шутки. Такая модель характерна для прозвищ, которые закреплялись за человеком в быту, а не в официальных документах. Финальный суффикс «-ев» указывает на принадлежность: «чей?» — Горлёнышев, то есть сын или потомок Горлёныша.

По сословному происхождению фамилия почти наверняка крестьянская или мещанская. В дворянской среде такие «бытовые» прозвища с экспрессивными суффиксами не приживались — там предпочитали формы на «-ский» или от канонических имён. Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, где говор сохранил слово «горлёна» в активном употреблении.

Встречается и вариант написания через «а» — Горлянышев, но это уже следствие акающего произношения. Сама фамилия — живая иллюстрация того, как русский язык превращает меткое уличное прозвище в родовое имя, которое спустя века звучит уже необидно, а скорее забавно и характерно.