Валентин, предположу, вы не поняли вопрос. Если бы от бэкенда шли запрещающие заголовки, то на всех доменах не работало кэширование. Бэкенд один и тот же, логики на особую обработку какого-то домена нет.
Заголовки (от бэкенда) самые обычные:

200 OK
Connection: close
Date: Sun, 20 Nov 2016 06:09:47 GMT
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Client-Date: Sun, 20 Nov 2016 09:09:48 GMT
Client-Peer: Х.Х.Х.Х
Client-Response-Num: 1
Client-Transfer-Encoding: chunked
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Xss-Protection: 1; mode=block
X-Frame-Options: SAMEORIGIN


Сейчас обнаружилась важная деталь. Дело в том, что доменные имена переведены на сервис Сloudflare. Nginx, таким образом, за Сloudflare. И если обращаться к серверу напрямую по имени domain.ltd, то кэш успешно создается. Если же обычным путем (через Cloudflare), то при обращении именно на определенный домен кэш не создается. С чем это может быть связано?