Подозреваю что "proxy_buffering off;" поможет легко и просто решить проблему.
Использовал этот параметр когда нужно было проксировать через nginx потоковые данные. Из проблем заметил только прожорливость nginx'а в плане процессорного времени, но не уверен, что дело было именно в буферах. Кстати количеством и размером этих буферов кажется можно управлять.