Ну, у меня есть ответ - и удивительно проблема не состояла даже в том, что лак не передавал контент ответа HTTP/500.
Ошибка HTTP/503 на самом деле подбрасывалась, когда Лак испытывал таймаут при соединении с сервером бэкэнда или ожидании байтов, которые будут отправлены.
В основном, если соединение с бэкендом было успешно, но бэкенд не отправляет первый байт без определенного периода тайм-аута, или между передающими байтами существует задержка, Лак будет тайм-аут и возвращать ошибку HTTP/503.
Решение состоит в том, чтобы обновить значения тайм-аута (и конечно, согласовать медленный сервер бэкэнда) такой как ниже (как детализировано в: http://varnish-cache.org/wiki/VCL):
backend www {
.host = "www.example.com";
.port = "http";
.connect_timeout = 1s;
.first_byte_timeout = 5s;
.between_bytes_timeout = 2s;
}