Повороты там были действительно ошибкой при обслуживании 503 страниц, таким образом, nginx передавал ответ правильно afterall.
Однако соответствующая установка nginx proxy_intercept_errors off;
который уже является значением по умолчанию..
Я бы начал с захвата сети с помощью сниффера на браузере, балансировщике нагрузки и два HTTP-сервера, затем сравните их.
Проверьте также журналы балансировщика нагрузки. Включите отладку на нем.
Если вы не можете выполнить захват на балансировщике нагрузки, вы можете использовать управляемый коммутатор для записи трафика. В коммутаторах Cisco эта технология называется SPAN.