>>> А с чего вы решили, что ошибку выдает ваш nginx?
>>> Судя по логам, 400 ответа получен от вышестоящего сервера.
>>>--
>>>Валентин Бартенев

То-есть вполне вероятно то, что нужно увеличить large_client_header_buffers на проксируемом сервере (5.5.5.5) ?